Inspektörerna sade att "innovativt och radikalt" arbete med fångars barn på HMP Parc, Bridgend, var "troligen det bästa vi har sett".
Det öppnade 2010 en grupp för familjeinsatser på 60 bäddar.
Fängelseofficers Association (POA) sade mer personal och resurser skulle hjälpa till att fortsätta arbetet.
Fängelseinspektörer rapporterade om två oanmälda besök som de gjorde i fängelse i G4S-run Parc sent 2015 och tidigt i år.
De fann att dess arbete med familjer uppmuntrade fången att engagera sig i sitt barns liv.
Enheten för familjeinsatser vid det privatägda fängelset, ett av de största i Wales och England, tillhandahåller en rad program och aktiviteter för interner som syftar till att hjälpa dem att upprätthålla och förbättra sina familjerelationer.
Fängelset har också arbetat med Barnardos Cymru i cirka 10 år i syfte att göra ett besök i fängelset mindre utmanande för fädernas barn inuti.
Inspektörerna sade: "En fängelseanalys tydde på att 69 procent av fångarna i Parc fick regelbundna besök jämfört med i genomsnitt 48 procent i resten av England och Wales."
HMP Parc, som också är en ung förbrytare institution, rymmer mer än 1.600 fångar.
BBC Radio Wales current affairs program Eye on Wales fick tillgång till en intervention - en rimsession för fäder med små barn där fängelsets partner inom välgörenhetsbranschen var värd.
Männen på Rhyme Time-sessionen är inne för en rad brott inklusive våld och droger.
En av dem sade till programmet: " Min dotter föddes medan jag var här, så jag har inte haft chansen att få ett band med henne förutom att vara på sådana här grupper.
"Genom alla dessa besök har bandet kommit. När du faktiskt kommer ut genom portarna, från mig aldrig se min dotter på utsidan, någonsin, vet jag att hon redan vet att jag är hennes far och någon speciell i hennes liv."
Chefen för fängelsets familjeinterventionsprogram, Corin Morgan-Armstrong, sade: "Det handlar om att minska reoffendingen och det handlar om att förbättra de framtida resultaten för dessa barn, av vilka de flesta kommer att få negativa, förutbestämda resultat på grund av sin föräldrasituation."
Fängelseminister Selous sade: " Det är viktigt att vi kommer ihåg att fångarnas familjer inte har gjort något fel; i synnerhet partner, fruar och barn.
– Beviset är att om fångarna lyckas upprätthålla starka familjerelationer begår de mindre brott när de kommer ut.
"Parc har visat vägen men vi måste verkligen bädda in detta som bästa praxis i alla fängelser i Wales och England."
Mark Fairhurst, från POA, sade: " Vi välkomnar alla nya idéer om hur vi kan rehabilitera brottslingar och förbättra allas liv, men det kommer till en kostnad och kostnaden är resurser, investeringar och personalutbildning. "
Öga på Wales är på BBC Radio Wales på 12:30 BST söndagen den 12 juni
Att använda familjeband för att främja rehabilitering av fäder i fängelse är en idé som bör köras i alla fängelser, har minister Andrew Selous sagt.