毛毛虫变成蝴蝶需经历卵、幼虫、蛹、成虫四个阶段，此过程称为完全变态发育。蝴蝶将卵产于植物叶面，卵呈圆形或椭圆形，表面有蜡质壳防止水分蒸发。幼虫孵化后以植物叶片为食，期间经历多次蜕皮以适应体型增长。幼虫成熟后寻找隐蔽处（如叶背）吐丝固定身体，进入蛹期。蛹阶段内部发生剧烈生理变化，幼虫组织分解重组为成虫器官。

蛹成熟后，蝴蝶破壳而出，此时翅膀柔软需静置舒展变硬，待完全展开后即可飞翔。不同品种蝴蝶的发育周期差异显著，短则数周，长则数月。此过程受温度、湿度等环境因素影响显著，例如温暖环境可加速发育，而低温则延缓进程。蝴蝶成虫寿命通常较短，主要任务为交配产卵，部分种类会迁徙至温暖地区越冬。