Sommerfuglene har fullstendig forvandling. Det innebærer at livssyklusen går gjennom fire stadier: egg – larve – puppe – imago (fullvoksen). De fire stadiene er svært forskjellige og gjennomleves i ulike miljøer under svært ulike betingelser. Det er kun i det siste stadiet at sommerfuglen har vinger.

En sommerfuglhunn legger et stort antall egg, og disse legges som regel rett på vertsplantene som larvene lever av. Egget klekker normalt etter 1-2 uker (bortsett fra hos de artene som overvintrer som egg), og den nyklekte larven fortærer vanligvis sitt eget eggeskall før den gyver løs på vertsplanten. Nesten alle sommerfugllarver er planteetere og lever på blader og nåler av ulike urter, løv-, og bartrær. Noen arter er polyfage (altetende), og kan finnes på en rekke ulike og ikke nødvendigvis nært beslektede planter. Andre er monofage, dvs. knyttet til kun én planteart. Torskemunnflyets larver aksepterer kun lintorskemunn, mens bredbåndfly kan spise det meste av grønne vekster. Etter hvert som larven vokser blir huden for trang, og larven må skifte hud fire til seks ganger i løpet av oppveksten. Det er kun i larvestadiet at sommerfuglen vokser, og størrelsen på det voksne insektet bestemmes av hvor mye larven kan spise. For å nå full stør­relse i tide er larven avhengig av tilstrekkelig varme, og kjølige og regnfulle somre er derfor svært negativt for utviklingen. I fjellet og i nord kompenserer mange arter for de korte og kjølige somrene ved at larvene bruker to år på utviklingen.

Etter siste larvestadium forpupper larven seg. Inne i det harde puppeskallet brytes larvens organer ned, for deretter og bygges opp igjen til en som­merfugl med helt nye organer. Mange pupper ligger godt skjult blant rusk og rask nede på bakken eller helt nedgravd i jorda. Noen ganger er puppene spunnet fast til og kamuflert på vertsplanten. Atter andre, som mange spinnerarter, for­segler puppen inne i en beskyttende silkekokong. Larver som borer inne i stammer og stengler forpupper seg gjerne inne i larvegangen.

Når puppen klekker, sprekker puppeskallet i nakken og langs vingeomrisset, og sommerfuglen vrikker seg ut. Den nyklekte sommerfuglen har små, bløte vinger, og det første den gjør er å oppsøke et sted hvor den kan henge fritt og folde vingene ut. Den pumper væske inn i vingeårene slik at vingene spiles ut, og trekker deretter væsken tilbake til kroppen slik at vingene herder.

De fleste sommerfugler er nattaktive og bruker mesteparten av sin energi på å finne en make, parre seg og sørge for å videreføre slekten. Hunnene bruker feromoner (duftstoffer) til å lokke til seg hanner, og hos enkelte svermere kan hannen lukte seg frem til hunnen på flere kilometers avstand! Hos de primitive roteterne er systemet omvendt, og det er hannene som sender ut feromonene. Hos dagsommerfuglene spiller visuelle signaler også en viktig rolle, og hos mange arter innledes parringen med et langt, rituelt kurtisespill. Dagsommerfugler parrer seg gjerne mange ganger. En sitronsommerfuglhunn kan parre seg opptil åtte ganger. Spinnere parer seg normalt kun én gang. Paringen kan dra ut i tid, og hos mange arter henger paret gjerne sammen et døgn eller to for at hannen skal forsikre seg om at sper­miene ”når målet”. Hos slekten Parnassius avsetter hannen en beskyttende pergamentaktig kapsel som hindrer hunnen i å parre seg på nytt.

Selv om sommerfuglen ikke fortsetter å vokse etter larvestadiet, trenger de fleste voksne sommerfugler påfyll av vann, sukker og næringssalter. Dette får de ved å suge opp næringsrike væsker med sugesnabelen. De fleste sommerfugler er ivrige blomsterbesøkere, men mange arter oppsøker også sevjende trær og hon­ningdogg (sukkerholdig bladlus-sekret). Noen arter suger fuktighet direkte fra marken eller langs elvebredder, og enkelte arter går endog på gjærende frukt, møkk og kadavre. De primitive kjevemøllene (Micropterigidae) mangler snabel og bruker i stedet kjever til å tygge pollen. Det finnes også mange sommerfugler som ikke tar til seg næring som voksne, men som istedet tærer på opplagsnæring fra larvestadiet. Dette gjelder især innen de nattsvermergruppene som kollektivt kalles spinnere. Hos disse artene er sugesnabelen og fordøyelsessystemet vanligvis redusert, og den voksne sommerfuglen lever typisk bare et par dager. Sommerfugler er som alle andre insekter vekselvarme, og det er størst flygeaktivitet på varme dager og netter. Dagsommerfuglene er normalt kun aktive i solskinn. Noen arter kan imidlertid bruke vingemuskulaturen til å opprettholde en jevn, høy kroppstemperatur mens de er på vingene. Dette gjelder blant annet flere av de store tussmørkesver­merne, som kan opprettholde en temperatur på over 40°C i brystet og dermed være aktive selv om lufttemperaturen faller ned mot 0°C eller lavere.

Overvintringen kan finne sted i alle fire stadier, men det minst vanlige er at den voksne sommerfuglen overvintrer. De fleste arter har én generasjon i året, men noen arter som for eksempel rapssommerfugl kan i løpet av en god sommer klare tre generasjoner. Hos mange arter som overvintrer som puppe kan disse overvintre flere ganger før de klekker. Et ekstremt tilfelle er fjellbjørkespinneren, som sjelden klekker etter første overvintring og som kan ligge over opp til ni vintre før den bestemmer seg for å klekke. Denne strategien gjør at arten ikke er så sårbar selv om det kommer flere dårlige somre på rad.