Пищеварительный канал берет свое начало с хоботка, разделенного на две половинки (правую и левую). Пища, попадая в ротовую полость, смачивается слюной, вырабатываемой слюнными железами, после чего поступает в мешкообразную глотку, а затем в зоб, служащий в основном для временного хранения пищи. Иногда его называют сосательным желудком. Передняя часть пищеварительного канала образована эктодермой и поэтому выстлана кутикулой. Всасывание питательных веществ через кутикулу затруднено. Но средняя часть пищеварительной трубки лишена кутикулы, так как образована энтодермой. Именно в этом отделе и происходит усваивание пищи. Средний отдел состоит из желудка, насыщенного особыми железистыми клетками, продуцирующими различные ферменты, благодаря которым происходит переваривание пищи. Мышечный желудок иногда имеет особые хитиновые выросты, дополнительно измельчающие пищу. После переваривания остатки пищи поступают в заднюю кишку, передняя часть которой носит название тонкой. Оттуда пища поступает в прямую кишку и выходит через анальное отверстие наружу. У дневных бабочек на границе тонкой и прямой кишок размещена слепая кишка.
Процесс пищеварения у разных групп происходит по-разному. Это зависит от способа расщепления пищи. Если она измельчается грызущим аппаратом, как у гусениц, то обрабатывается слюной в глотке или в мышечном желудке. В случае с сосательным ротовым аппаратом, пища обрабатывается слюной еще до попадания в организм насекомого, а впрыскиваемые ферменты начинают работать непосредственно в растении. И только спустя некоторое время питательные вещества, в виде коллоидной смеси, засасываются.
Ферментный состав пищеварительных соков также варьирует, и зависит от физиологического состояния бабочки. У гусеницы для переваривания разнообразной пищи есть практически полный ферментный набор. А у бабочки только инвертаза для расщепления нектара растений.