Główne części ciała są oddzielone od siebie wyraźnymi przewężeniami. Stosunkowo mała, zaokrąglona głowa połączona jest cienką szyją z przedtułowiem. Po bokach głowy są wielkie, wypukłe oczy złożone z wielkiej liczby oczek. Większość motyli ma także na ciemieniu przyoczka. Czułki bywają proste, buławkowate, piłkowate, grzebykowate i inne.
Narządy gębowe są typu ssącego. Ssawka, zwykle spężynowato zwinięta, prostuje się podczas ssania nektaru kwiatowego. Tylko u gatunków prymitywnych, np. u skrzydliniakowatych, zachowały się jeszcze gryzące narządy gębowe.
Segmenty tułowia zlały się tworząc jedną całość. Śródtułów jest najsilniej wykształconym segmentem tułowia, co związane jest z rozwojem mięśni poruszających przednie skrzydła.
Nogi motyli są smukłe, pokryte łuskami lub włoskami. Używają ich w celu uchwycenia się podłoża, na którym mogą się tylko pomału poruszać.
Charakterystyczną cechą motyli są skrzydła pokryte mikroskopijnej wielkości łuskami, które powstały w wyniku przemiany włosków. Kształt łusek bywa różny: są np. szerokołopatkowate, płaskojajowe albo włoskowate. Powierzchnia ich jest nierówna, zwykle są bruzdkowate lub żeberkowate. Łuski osadzone są na skrzydłach na krótszym lub dłuższym trzonku. Rozróżniamy trzy rodzaje ubarwienia motyli. Ubarwienie strukturalne powstaje na skutek interferencji albo niejednakowego załamywania się światła padającego na cienką warstwę łusek - ubarwieniem tym odznaczają się głównie motyle dzienne, np. modraszkowate o metalicznych kolorach skrzydeł. Ubarwienie pigmentowe albo chemiczne wywołane jest chemicznymi barwnikami o różnym składzie. Należy do nich melanina - czarny barwnik występujący w czarnych plamach ciała motyla oraz czarnych plamach skrzydeł. Pteryny są składnikami białego, żółtego i czerwonopomarańczowego pigmentu. Flawiny, lipochromy albo karoteny powodują pomarańczowe ubarwienie. Oprócz nich mogą również występować barwniki zielone,, jasnożółte flawony i inne.
Niektóre gatunki motyli bardzo dobrze latają. Wśród nich najlepszymi lotnikami są zawisakowate, odznaczające się aerodynamicznym kształtem ciała i wąskimi, długimi skrzydłami. Wiadomo, że zawisakowate pokonują często duże odległości, nawet setki kilometrów, z szybkością 54 km/h. Skrzydła motyli w locie są połączone różnymi aparatami spinającymi. Spotykamy dwa rodzaje połączeń. Tylny brzeg pierwszej pary może mieć wyrostek, zwany jarzemkiem (jugum), z wyraźnym wcięciem u podstawy. w to wcięcie wchodzi przedni brzeg tylnego skrzydła. U innych motyli na przednim brzegu drugiej pary skrzydeł znajduje się grupa silnych szczecinek i wędzidełko (frenulum). Zaczepia ono wyrostek na przednim skrzydle. Na tej podstawie motyle dzielimy na dwa podrzędy: jarzemkowce (Jugatae) i wędzidełkowce (Frenetae).
Odwłok jest walcowaty lub podłużnie owalny, złożony z dziesięciu segmentów. Kolory motyli są często zharmonizowane z otoczeniem. Motyle nocne, przede wszystkim sówkowate, mają górna strone pierwszej pary ochronnie ubarwioną, przez co są mniej widoczne dla swoich wrogów. Niektóre gatunki mają ubarwienie ostrzegawcze. Jest to jaskrawe, doskonale widoczne dla ich wrogów naturalnych ubarwienie, które działa na nich odstraszająco. Takie ubarwienie mają np. kraśnikowate i liczne garunki tropikalnych motyli, których ciało zawiera substancje trujące. Kształt i ubarwienie skrzydeł niektórych gatunków motyli czyni je podobnymi do liści, np. odpoczywająca barczatka dębolistna wygląda jak zeschnięty, zwinięty liść.
ćma spijająca w locie nektar:
widok ćmy "z przodu":
