Głowa
Kulista i oddzielona od tułowia, powstała w wyniku zrośnięcia się sześciu segmentów. Na głowie znajduje się para oczu złożonych, para czułków oraz ssący aparat gębowy.
Oczy złożone – są na ogół duże, złożone z mniejszych oczek, tak zwanych ommatidiów. Motyle postrzegają świat jako mozaikę drobnych obrazów. Widzą ruch, ale parametry ich aparatu wzrokowego są dużo gorsze niż ludzkie.
Aparat gębowy – jest typu ssącego. Większość motyli odżywia się nektarem kwiatowym. Jedynie u najbardziej pierwotnych rodzin jak np. skrzydliniaki (Micropterygidae) zachowały się resztki gryzących narządów gębowych. Te motyle odżywiają się głównie pyłkiem kwiatowym. Ssawka to długa rurka, którą owad zwija i ukrywa pod spodem głowy. Niektóre gatunki za pomocą ssawki piją również wodę. Najdłuższe ssawki mają zawisakowate, u niektórych gatunków dłuższe od ciała.
Czułki. Na całej ich powierzchni rozmieszczone są receptory zapachu, a na ich II segmencie znajduje się narząd Johnstona. Jest to narząd słuchu i równowagi, wychwytujący drgania powietrza.
Tułów
Łuski skrzydła motyla
Fruczak gołąbek (Macroglossum stellatarum) nad Zinnia violacea Składa się z trzech segmentów. Na tułowiu znajdują się trzy pary odnóży. Są smukłe i pokryte delikatnymi łuskami lub włoskami. Niektóre gatunki mają na nich receptory pozwalające odbierać bodźce chemiczne.
Na tułowiu motyli znajdują się dwie pary skrzydeł z dwuwarstwowej błony rozpiętej na żyłkach znajdujących się pomiędzy jej warstwami. Kształty i barwy motylich skrzydeł są różnorodne, także ich proporcje w stosunku do wielkości ciała. Motyle odbywające dalekie loty mają skrzydła długie, wąskie i ostro zakończone, te, które muszą dokonywać szybkich zwrotów i uników, mają szerokie i wyraźnie zaokrąglone skrzydła. Mała masa w stosunku do wielkości skrzydeł pozwala na zmniejszenie częstotliwości uderzeń skrzydłami podczas lotu – motyle dzienne, jak paź królowej, wykonują 300 uderzeń na minutę. Ćmy w związku z masywniejszą budową muszą wykonać tych uderzeń znacznie więcej. Najwięcej takich uderzeń wykonuje fruczak gołąbek (5000 uderzeń na minutę). Najszybsze motyle mogą osiągać prędkość do 55 kilometrów na godzinę.
Skrzydła motyli pokryte są drobnymi łuskami. Powierzchnia łusek jest nierówna, zazwyczaj bruzdkowana albo żeberkowata, a kształty mogą mieć szerokołopatkowe, włoskowate lub elipsowate. U niektórych gatunków występują łuski zapachowe (androkonialne), głównie u samców.
Odwłok
Część ciała motyli o widocznej segmentacji. U samic na końcu odwłoka znajduje się pokładełko teleskopowe służące do składania jaj.