Dit is het laatste stadium van de cyclus en wordt bij insecten imago genoemd. Een vlinder kan niet vervellen en dus ook niet groeien, al zijn energie wordt gebruikt voor zijn hoofddoel, het voortbrengen van nageslacht.
De vleugels
Als de vlinder eenmaal uit zijn pop is gekomen en zich in eventueel door een laag aarde of zijde heeft gewurmd, is het tijd om wat aan zijn kleine vleugeltjes te doen. Er wordt een geschikte plaats in de directe omgeving gezocht waar de vlinder vrij kan hangen. Door vloeistof uit zijn achterlijf in de holle vaten van zijn vleugels te stuwen, worden de kleine vleugeltjes als het ware opgepompt en wordt het oppervlak van zijn vleugels enkele tientallen malen vergroot, na deze taak blijft de vlinder nog een tijd stil zitten zodat de vleugels en het nieuwe uitwendige skelet kunnen drogen, dit proces kan afhankelijk van de soort, twintig minuten duren maar ook meer dan een uur. Als de vleugels eenmaal gedroogd en het skelet verhard is, blijven ze deze grootte en stijfheid behouden. De vloeistof wordt nu weer uit de vleugels geleid, dit zorgt er voor dat de vleugels lichter worden wat het vliegen weer gemakkelijker maakt. Omdat de vloeistof verder geen dienst meer doet, en ook het lichaam verhard is waardoor deze vloeistof niet goed meer in het lichaam past, wordt deze via het darmkanaal weer uitgescheiden, de afvalstoffen die de vlinder in het popstadium heeft verzameld worden hierbij ook meteen mee genomen.
De vleugels zijn opgebouwd uit holle buisjes meet daar tussen vliezen, deze vliezen zijn transparant maar door kleine gekleurde schubben die als dakpannen over elkaar liggen, is daar vaak niets van te zien. Door de verschillende kleuren en patronen van de schubben op de vleugels, zijn er een oneindig aantal variaties mogelijk, de boven en onderkant van de vleugels hebben vaak een geheel ander patroon. Het verschil tussen de ene en de andere soort is door de tekening op de vleugels vaak eenvoudig te herkennen. Omdat een vlinder net als ieder ander insect een koudbloedig dier is en een bepaalde lichaamstemperatuur nodig heeft om te kunnen vliegen, gebruiken veel dagvlinders het vleugeloppervlak om de warmte van de zon op te vangen. Door deze opgevangen warmte af te voeren naar het borststuk stijgt de lichaamstemperatuur en worden de spieren soepel. Omdat nachtvlinders niet van de zonnewarmte kunnen profiteren, pakken die dit anders aan. Door de vleugels heen en weer te bewegen, produceren de spieren in zijn borststuk warmte. Vaak zie je een nachtvlinder al zittend met zijn vleugels klapperen totdat het lichaam voldoende op temperatuur is, als de boel warm gedraaid is vliegt hij pas weg. De vlinder heeft de naam Lepidoptera of Schubvleugeligen aan de schubben op zijn vleugels te danken.
De kop
Tijdens de metamorfose is er veel veranderd, de kop van de vlinder is totaal anders dan die van de rups, zo heeft de vlinder een paar gesegmenteerde antennes die duidelijk aanwezig zijn. Door de vorm van de antennes te bekijken is er een goed onderscheid te maken tussen dag- en nachtvlinders, dagvlinders hebben lange en dunne antennes met aan het einde een verdikking, bij nachtvlinders zijn er wat meer variaties. Veel nachtvlinders hebben antennes in een geveerde vorm, deze zijn bij de mannelijke vlinder over het algemeen breder dan bij het vrouwtje, daarnaast zijn er draadvormige antennes die breder zijn dan die van de dagvlinders en ook geen verdikking aan het einde hebben. Verder bevatten de antennes die ook wel voelsprieten genoemd worden de reukzin van de vlinder, mannelijke nachtvlinders gebruiken deze reukzin om vrouwtjes op te sporen die feromonen vrij laten, enkele soorten kunnen zo een vrouwelijke partner ruiken en opsporen vanaf een afstand van meer dan tien kilometer. Onder aan de antenne in het tweede segment zit het evenwichtsorgaan, hiermee kan de vlinder zich oriënteren en zijn balans bewaren tijdens de vlucht. Een aantal soorten vlinders kan geluiden opvangen met de antennes en dienen dus als gehoor, niet alle vlinders kunnen geluiden horen, bij vlinders die dat wel kunnen zijn er viert typen gehoororganen waar dit er één van is.
Het zicht van de vlinder is niet erg goed, met zijn facetogen zijn bewegingen prima waar te nemen maar het vormen van duidelijke beelden behoort niet tot de mogelijkheden van dit type facetoog. Kleuren zijn daar in tegen wel zeer goed waarneembaar en ultraviolet licht is voor een vlinderoog ook goed zichtbaar, dit helpt de vlinder bij het vinden van voedsel. Verder dienen ze bij dagvlinders voor de herkenning van een soortgenoot en dus eventuele partner.
Niet alle vlinders nemen voedsel op tijdens hun leven, bij die soorten zijn de monddelen vaak niet ontwikkeld. Deze vlinders leven op de energie die tijdens de periode als rups is verzameld, de levensverwachting van deze vlinders is over het algemeen korter dan twee weken onder gunstige omstandigheden. Vlinders die wel voedsel opnemen zijn op een enkele uitzondering na, uitgerust met een roltong. Deze holle buisvormige tong wordt in ruststand als een keurige spiraal opgerold waardoor hij niet in de weg zit. De lengte van de roltong varieert van soort tot soort en kan een centimeter lang zijn maar zoals bij de tropische pijlstaart soort Amphimoea walkeri, ook meer dan vijfentwintig centimeter. Over het algemeen wordt er nectar uit bloemen gezogen met deze roltong maar sap van al dan niet rottend fruit en andere vloeistoffen worden door sommige soorten ook opgenomen. Aan weerszijden van de roltong zit een labial palp, dit zijn borstelvormige monddelen die de roltong vaak volledig bedekken als deze is opgerold, met deze labial palpen kunnen vlinders controleren of het voedsel eetbaar is, ze bevatten de smaakzin van de vlinder.
Het borststuk
Het borststuk bestaat net als bij de rups uit drie segmenten, op ieder segment heeft de vlinder een paar gesegmenteerde poten. Bij veel vlindersoorten is het voorste paar poten duidelijk korter dan de achterste paren en dienen voornamelijk voor het schoonmaken van de antennes. Aan het einde van elke poot zitten klauwtjes waarmee ze zich goed kunnen vastgrijpen. De achterste twee segmenten van het borstst
uk bevatten de vleugels, op het middensegment de voorvleugels en op het derde segment de achtervleugels. Voor het overgrote deel is het borststuk gevuld met spieren die er voor zorgen dat de vlinder zijn poten en vleugels kan bewegen.
Het achterlijf
Het achterlijf van de vlinder bevat de spijsverteringsorganen, deze zijn tijdens het pop stadium opnieuw opgebouwd. Het naar verhouding enorme spijsverteringskanaal van de rups is overbodig omdat het voedsel nu vrijwel uitsluitend uit nectar bestaat. Naast het feit dat de voedingstoffen hieruit sneller worden opgenomen, wordt er ook veel minder voedsel verwerkt en zal de vlinder niet te zwaar mogen zijn om te kunnen vliegen. Voor de vlinder is opnemen van voedsel vooral belangrijk ter aanvulling van vocht en energie, groeien doet de vlinder immers niet meer. Een aantal soorten vlinders zijn nog wel toegewezen op eiwitten en aminozuren, dit is voornamelijk het geval bij licht gebouwde vlinders zoals passiebloem vlinders die een redelijk lange levensverwachting hebben. Deze vlinders kunnen over het algemeen niet de hele voorraad eitjes mee slepen en zullen ze dus tijdens hun levensduur moeten aanmaken. De extra voedingstoffen worden vaak verkregen door het oplossen en opnemen van stuifmeel.
De belangrijkste taak in het leven van de vlinder is het voortbrengen van nageslacht, de hiervoor noodzakelijke voortplantingsorganen van de vlinder zitten ook in het achterlijf. In veel gevallen heeft de vrouwelijke vlinder een dikker achterlijf dan het mannetje, dit komt hoofdzakelijk door de eitjes die het vrouwtje met zich mee draagt. Vanwege het hogere lichaamsgewicht is het vleugeloppervlak ook groter, dit heeft als gevolg dat een vrouwelijke vlinder groter is dan een mannelijke exemplaar. Een mannelijke vlinder heeft aan het puntje van zijn achterlijf een grijporgaan zitten, hiermee kan hij het vrouwtje vasthouden tijdens de paring. De vrouwelijke vlinder heeft aan het puntje van haar achterlichaam een legbuisje waarmee ze de eitjes legt. Bij de copulatie wordt gebruik gemaakt van een speciale geslachtsopening die uitsluitend voor de copulatie dient, deze ligt aan de onderzijde en iets meer naar het midden van het achterlichaam.
De eitjes die het vrouwtje afzet, worden vlak voor het leggen bevrucht met de zaadcellen van het mannetje, hiervoor heeft het vrouwtje een holte waarin het sperma van de mannelijke vlinder wordt opgeslagen, vlak voor het leggen van het eitje komt er een klein beetje sperma vrij om het eitje te bevruchten.
Bij veel nachtvlinders en vooral bij de soorten die zich niet voeden, worden de mannelijke vlinders door de vrouwtjes gelokt met feromonen, hiervoor heeft het vrouwtje feromoonklieren. Tijdens het ‘roepen’ dat meestal in het begin van de avond begint, stulpt ze haar legbuis uit en scheidt ze feromonen af uit feromoonklieren die zich aan de basis van haar legbuis bevinden. Mannelijke vlinders kunnen deze feromonen vaak van vele kilometers afstand ruiken en komen naar het vrouwtje toe. De vrouwtjes blijven na het ontpoppen meestal dicht in de buurt van de cocon en beginnen pas met vliegen na de paring.