É aceite, de um modo geral, que as borboletas evoluíram a partir de uma forma de mariposa e inúmeras famílias de mariposas foram sugeridas como ancestrais das borboletas mas, uma vez mais, o registo fóssil é escasso para tecer certezas. Actualmente pensa-se que as borboletas e as mariposas de maiores dimensões evoluíram de um ancestral comum ainda não identificado.
O estudo dos fósseis não permite obter informação sobre os hábitos de voo dos primeiros lepidópteros, sendo impossível dizer com certeza se voavam de dia ou de noite. No entanto, os indivíduos das famílias com origem mais primitiva são maioritariamente diurnos, sendo assim provável que as primeiras mariposas fossem também diurnas. Muitos destes lepidópteros terão posteriormente adquirido hábitos nocturnos, em consequência da intensa predação por aves em grande expansão nos períodos Cretácico e Terciário. De facto, a acção conjunta de predadores, como aves, mamíferos, répteis e anfíbios, foi certamente suficiente para encorajar a evolução de hábitos nocturnos em muitas famílias de mariposas. No entanto, algumas famílias permaneceram diurnas, protegidas dos predadores por propriedades gustativas de aversão e coloração aposemática (coloração intensa de aviso contra predadores). Parece também provável que, em resposta à predação por morcegos, alguns lepidópteros com hábitos de voo diurnos, e pertencentes a famílias que são hoje predominantemente nocturnas, tivessem revertido à vida diurna depois de um período desvantajoso de actividade nocturna.