Bướm đêm sống ở nhiều môi trường sống khác nhau. Chúng có khả năng thích nghi cao với môi trường xung quanh và có thể tìm thấy ở các môi trường sống trên khắp thế giới, ngoại trừ các vùng cực.
Một số loài bướm đêm, chẳng hạn như bướm đêm cuốn lá, có thể được tìm thấy ở các vùng rừng rậm. Các loài khác có thể được tìm thấy sống gần cà chua, bông và các loại cây trồng khác. Chúng được coi là mối phiền toái đối với nông dân.
Một số loài nhất định, chẳng hạn như bướm đêm hổ, thích khí hậu nhiệt đới. Sâu bướm của nhiều loài bướm đêm, chẳng hạn như sâu bướm luna, chỉ có thể ăn một số loại cây nhất định, chẳng hạn như bạch dương và hồng. Vì lý do này, môi trường sống của chúng nói chung phụ thuộc vào vị trí và sự sẵn có của những loài thực vật cụ thể này.