卵期是生命周期的起点。雌蝶通常将卵产在特定植物的叶片、嫩芽或枝条上，卵的形状多为椭圆形或圆形，表面常有细微纹路，可帮助粘附于植物表面。卵内胚胎发育成后，幼虫破卵而出，进入以取食为主的阶段。
幼虫阶段是蝴蝶生长的关键时期，此时的形态常被称为“毛毛虫”。幼虫具有咀嚼式口器，以寄主植物的叶片为主要食物来源，不同种类的蝴蝶幼虫对寄主植物有严格选择，例如菜粉蝶幼虫偏好十字花科植物，而凤蝶幼虫多以芸香科植物为食。幼虫生长过程中会经历多次蜕皮，每次蜕皮后体型显著增大，最终发育成熟。
幼虫成熟后会进入蛹期，这是形态转变的关键阶段。幼虫会选择隐蔽的位置，如叶片背面、树枝缝隙或地面杂物中，吐出丝状物将自身固定，形成蛹。蛹期内，幼虫体内组织器官发生剧烈重组，逐渐分化出成虫的身体结构，这一过程称为“变态”。蛹期持续时间因种类和环境温度而异，短则几天，长则数月。
成虫阶段是蝴蝶生命的最后阶段，主要任务是繁殖。成虫破蛹而出后，首先会将皱缩的翅膀展开，通过血液填充翅脉使其硬化，随后才能飞行。成虫具有虹吸式口器，可卷曲成螺旋状，用于吸食花蜜、植物汁液或腐败的有机物，部分种类还会吸食树汁、动物排泄物中的水分和盐分。
蝴蝶的活动与光线、温度密切相关。多数蝴蝶为昼行性昆虫，活跃于阳光充足的白天，气温低于10℃时通常停止活动。它们通过翅膀的色彩和斑纹进行种内识别与求偶，雄蝶常主动追逐雌蝶，部分种类还会释放信息素吸引异性。
繁殖时，雌蝶会仔细选择产卵地点，确保幼虫孵化后有充足的食物。产卵量因种类而异，少则数十枚，多则数百枚。成虫寿命较短，一般为一周至数月，热带地区种类寿命相对较长，而温带地区种类常以蛹或卵的形式越冬。
部分蝴蝶具有独特的迁徙习性。例如，北美洲的帝王蝶每年秋季会从加拿大南部和美国北部出发，向南迁徙至墨西哥中部的冷杉林越冬，次年春季再返回北方繁殖，迁徙距离可达数千公里，这一过程常需几代蝴蝶接力成。
蝴蝶的栖息环境多样，从热带雨林到温带草原，从高山草甸到城市公园，只要有适宜的寄主植物和蜜源植物，就能发现它们的踪迹。其对环境变化敏感，是生态系统健康的指示物种之一。