Hóa thạch Lepidoptera sớm nhất là của một loài bướm đêm nhỏ, Archaeolepis bờm , tuổi kỷ Jura , khoảng 190 triệu năm trước (mya).  Bướm tiến hóa từ bướm đêm, vì vậy trong khi bướm đơn tính (tạo thành một nhánh duy nhất ), thì bướm đêm thì không. Những con bướm lâu đời nhất là từ Hệ tầng MoClay hoặc Lông thú thuộc Palaeocene của Đan Mạch, khoảng 55 triệu năm tuổi. Bướm cổ nhất của Mỹ là cá thể Hậu Eocene Prodryas từ Florissant Fossil Beds ,  xấp xỉ 34 triệu năm tuổi.

Theo truyền thống, các loài bướm được chia thành siêu họ Papilionoidea ngoại trừ các nhóm nhỏ hơn thuộc họ Hesperiidae (bọ phấn) và họ bướm đêm giống Hedylidae của Châu Mỹ. Phát sinh loài phân tích cho thấy rằng liên họ bướm phượng truyền thống là cận ngành đối với hai nhóm khác, vì vậy cả hai đều cần được bao gồm trong liên họ bướm phượng, để tạo thành một nhóm bướm duy nhất, do đó đồng nghĩa với nhánh Rhopalocera .