ชีวิตการเจริญเติบโตของผีเสื้อเป็นการเจริญเติบโตแบบครบ ๔ ขั้น (complete metamorphosis) เหมือนที่พบในพวกด้วง ผึ้ง และแมลงวัน โดยแยกออกเป็นระยะไข่ ระยะตัวหนอนระยะดักแด้ และระยะตัวเต็มวัย ข้อดีของการเจริญเติบโตแบบนี้คือ การที่ตัวหนอนและตัวเต็มวัยกินอาหารกันคนละอย่าง ไม่มีปัญหาการแก่งแย่งอาหาร ทั้งยังอาศัยอยู่กันคนละที่ มีโอกาสรอดจากศัตรูธรรมชาติได้มากกว่าเมื่ออยู่รวมกัน สิ่งที่สำคัญที่สุดคือ ในบางระยะ เช่น ระยะไข่และระยะดักแด้มีความทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่เลวร้าย และการขาดแคลนอาหาร ทำให้ผีเสื้อคงเผ่าพันธุ์อยู่ได้ตลอดมา
ตัวหนอนของผีเสื้อมีลักษณะแตกต่างกันออกไปตามวงศ์และสกุล ส่วนมากไม่มีขนปกคลุมเหมือนหนอนของผีเสื้อกลางคืน ตัวหนอนมีสีสด หรือสีสันกลมกลืนไปกับพืชอาหารอาหารมื้อแรกของตัวหนอนหลังจากฟักออกจากไข่ คือ เปลือกไข่ที่เหลืออยู่ อาจเพื่อกลบเกลื่อนร่องรอย หรือในเปลือกไข่มีสารบางอย่างที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโต เมื่อออกมาใหม่ๆ มักอยู่รวมกันเป็นกลุ่ม และลอกกินผิวใบพืชจนเกิดเป็นช่องใส ต่อมาจะค่อยๆ กระจายกันออกไป การกัดกินมักกินจากขอบใบเข้ามาหากลางใบ
รูปร่างของหนอนแตกต่างกันไปมาก คือ หนอนผีเสื้อดอกรัก ตัวมีลายพาดขวางตัวสีเหลืองสลับดำ และมีขนยาวอีก๒-๔ คู่ ส่วนหนอนผีเสื้อสีตาลมีลำตัวยาวเรียวไปทางปลายหัวและปลายหาง มีลายขีดสีน้ำตาลตามยาว คล้ายใบหญ้าหรือใบหมากที่เป็นพืชอาหาร หนอนที่มีหนามยื่นออกรอบตัวเป็นหนอนพวกผีเสื้อขาหน้าพู่ พวกผีเสื้อสีน้ำเงินกินพืชตระกูลถั่วและไม้ผลต่างๆ ตัวหนอนลักษณะกลมๆ พองออกตอนกลางตัว หัวซ่อนอยู่ข้างใต้ตัว
หนอนบางพวกมีการป้องกันอันตรายจากพวกนก และศัตรูอื่นๆ เช่น หนอนของผีเสื้อหางติ่ง มักมีจุดคล้ายดวงตากลมอยู่บริเวณตอนใกล้หัว มันจะพองส่วนนี้ออกเวลามีอันตราย ทำให้จุดดวงตานี้ขยายโตออก และยังมีอวัยวะสีแดงรูปสองแฉกอยู่ด้านหลังของส่วนหัว เรียกว่า ออสมีทีเรียม (osmeterium)อวัยวะขยายออกได้โดยใช้แรงดันของเลือด สามารถส่งกลิ่นเหม็นออกมาใช้ไล่ศัตรูได้ บางพวกก็ชักใยเอาใบไม้ห่อหุ้มตัวไว้หรือเอาวัตถุอื่นๆ ทั้งใบไม้แห้งและมูลของมันมากองรวมกันบังตัวเอาไว้
หนอนของผีเสื้อบางชนิดไม่กินพืช แต่กินอาหารที่แปลกออกไป คือ ผีเสื้อดักแด้หัวลิง (Spalgis epeus) กินพวกเพลี้ยเกล็ด (scale insects) ผีเสื้อหนอนกินเพลี้ย (Miletus chinensis) กินพวกเพลี้ยอ่อน (aphids)ส่วนผีเสื้อมอท (Liphyra brassolis)ตัวหนอนอาศัยอยู่ในรังของมดแดง (Oecophylla smaragdina)และกินตัวอ่อนของมดแดงเป็นอาหาร
