ดังกล่าวมาแล้วว่า ลวดลายและสีบนปีกผีเสื้อประกอบขึ้นด้วยเกล็ดสีเล็กๆ เรียงกันคล้ายกระเบื้องบนหลังคา สีของแต่ละเกล็ดจะเกิดจากเม็ดสีภายในเกล็ด หรือเกล็ดที่ไม่มีเม็ดสีภายใน แต่มีรูปร่างเป็นสันนูนสะท้อนแสงสีรุ้งออกมาได้
เม็ดสีอาจสร้างได้จากสารเคมีในตัวแมลงเอง หรือจากสารเคมีที่แปลงรูปมาจากพืชอาหารของมัน สีเหลืองเรียกว่าเทอรีน (pterines) มาจากพวกกรดยูริก ซึ่งเป็นสิ่งขับถ่าย พบในผีเสื้อในวงศ์ผีเสื้อหนอนกะหล่ำ สีแดง และสีส้มพบในพวกผีเสื้อขาหน้าพู่ สีแดงนี้จะค่อยๆ ซีดลง เมื่อถูกกับออกซิเจนในอากาศ ผีเสื้อพวกนี้เมื่อออกมาใหม่ๆ จึงมีสีสดกว่าพวกที่ออกมานานแล้ว แต่ถ้านำไปรมไอคลอรีน สีจะกลับคืนมา บางทีจะมีสีสดใสกว่าเดิม ส่วนสารฟลาโวน (flavone) ได้มาจากพืชสารนี้อยู่ในดอกไม้ ทำให้มีสีขาวจนถึงสีเหลือง พบในผีเสื้อสีตาลและผีเสื้อบินเร็วบางพวก สารนี้จะเปลี่ยนสีจากสีขาวเป็นสีเหลืองเข้มเมื่อถูกกับแอมโมเนีย สารพวกเมลานิน (melanin) เป็นสารสีดำ พบในคนและสัตว์สีดำทั่วไป สีเขียวและสีม่วงฟ้าเป็นสีที่เกิดจากการสะท้อนแสงของเกล็ดสีบนปีก โดยแสงจะส่องผ่านเยื่อบางๆหลายชั้นที่ประกอบกันเป็นเกล็ด หรือสะท้อนจากเกล็ดที่เป็นสันยาวเหมือนสีรุ้งที่สะท้อนให้เห็นบนฟองสบู่
ประเทศไทยตั้งอยู่ในเขตลมมรสุม จึงมีลักษณะของอากาศในฤดูฝนกับฤดูร้อนแตกต่างกันมาก สภาพนี้มีผลต่อผีเสื้อหลายพวก ทำให้มีลักษณะและสีเป็นรูปร่างเฉพาะของแต่ละฤดู เพื่อปรับตัวให้เข้ากับสภาพป่าในฤดูนั้นๆ เช่น ในฤดูฝนจะมีสีสดใส และมีจุดดวงตากลม (ocellus) ข้างใต้ปีกและขอบปีกจะมนกลม ในหน้าแล้ง ลายและสีใต้ปีกจะไม่พบเป็นรูปดวงตากลม แต่มีลายกระเลอะๆ อย่างใบไม้แห้งแทน และปีกจะหักเป็นมุมยื่นแหลมออกมา ผีเสื้อเหล่านี้ เช่น ผีเสื้อตาลพุ่ม (Mycalesisspp.) และผีเสื้อแพนซีมยุรา (Precis almana)
สิ่งแปลกที่พบในพวกผีเสื้อก็คล้ายกับที่พบในพวกนกบางชนิด คือ มีสีสันของปีกในเพศหนึ่งแตกต่างจากอีกเพศหนึ่ง
ทำให้นักวิทยาศาสตร์ในสมัยก่อนจัดเอาไว้เป็นคนละชนิด หรือ คนละสกุล เช่น ผีเสื้อหนอนส้ม (Papilio polytes) ผีเสื้อปีกไข่เมียเลียน (Hypolimnas misippus) นอกจากนี้ผีเสื้อบางชนิดยังมีลักษณะของเพศใดเพศหนึ่ง แตกต่างกันออกไปอีกหลายแบบ แต่ละแบบอาจมีสีสันแตกต่างกันออกไป จนคนทั่วไปไม่อาจเชื่อได้ว่าเป็นชนิดเดียวกัน พวกที่เพศเมียมีรูปร่างหลายแบบ เช่น ผีเสื้อหางติ่งผีเสื้อนางละเวง (Papilio memnon) ผีเสื้อหนอนมะพร้าว(Elymnias hypermnestra) ส่วนชนิดที่เพศผู้มีรูปร่างหลายแบบได้แก่ ผีเสื้อบารอนฮอสพีลด์ (Euthalia monina)
โดยปกติผีเสื้อทุกตัวมีความแตกต่างกันบ้างไม่มากก็น้อยแม้ว่าจะเป็นผีเสื้อชนิดเดียวกัน บางตัวอาจมีลักษณะ หรือสีที่แตกต่างจากตัวอื่นๆ เรียกว่า ความผิดเพี้ยน (aberration) ซึ่งอาจเกิดจากสภาพอากาศ หรือเหตุอื่นๆที่มีผลกระทบกระเทือนต่อดักแด้ ในระยะที่มีการสร้างเม็ดสีภายในตัว หรืออาจเกิดจากการผ่าเหล่าทางพันธุกรรม จึงมีสีจางหรือเข้มกว่าปกติ บางทีมีลวด-ลายบนตัวแตกต่างไปจากลายปกติแบบที่หาได้ยากมาก เรียกว่าจีแนนโดรมอร์ฟ (gynandromorph) มีลำตัวแบ่งออกเป็น ๒ซีก ซีกซ้ายเป็นตัวผู้ และซีกขวาเป็นตัวเมีย แต่ละซีกจะแสดงสีสันและขนาดของเพศนั้นๆ ดูแปลกมาก ผู้เขียนพบผีเสื้อที่มีลักษณะแบบนี้ในบริเวณจังหวัดชุมพร เป็นผีเสื้อหนอนใบกุ่มเส้นดำ (Appiaslibythea) นับเป็นครั้งแรกที่พบในประเทศไทย
