国内でも生息が限られている貴重な、 ヨツボシトンボ、トラフトンボベニイトトンボ、ベッコウトンボ など、６５種類ものトンボが観測されています。

桶ヶ谷沼は全国的にも『トンボの楽園』として有名である。沼で観測できるトンボの種類は、確認されているものだけでも67種に及ぶ。これは日本国内で観測できるトンボの種類のおよそ3分の1である。また、環境省のレッドデータブックにおいて絶滅危惧I類 に指定されているベッコウトンボが安定して個体数を維持している国内唯一の場所でもあり、そのベッコウトンボを日本国内で観測できる最東端のポイントでもある。 これが桶ヶ谷沼が『トンボの楽園』と呼ばれる所以である。しかし近年、沼の水質が悪化したのに伴い、ヤゴ（トンボの幼虫）の天敵でもあるアメリカザリガニが大量発生。その結果ベッコウトンボの数が著しく減少してしまう。このため、アメリカザリガニの捕獲を試みたり、ヤゴをアメリカザリガニの脅威から守るために沼から少し離れた所で育成させたりなどの対策を行い、数年後には回復を見せているが、アメリカザリガニの数はまだ充分には減っておらず、またこれ以外にもブラックバスに代表される外来魚の侵入もトンボの個体数が減少する一因と指摘されており、トンボの楽園が崩壊せぬよう今後も引き続き対策が行われる予定である。