Το πιο παλαιό εύρημα λεπιδόπτερων προέρχονται από την Κάτω Ιουρασική περίοδο στην [[Αγγλία]] και το είδος ονομάστηκε ''Archeolepis mane''. Γενικά ο αριθμός απολιθωμάτων είναι καταπληκτικά σπάνια για μια τόσο μεγάλη τάξη εντόμων και περιορίζεται σε περίπου επτακόσια.
Η πιο συγγενήσυγγενής τάξη των λεπιδόπτερων είναι τα [[τριχόπτερα]]. Έχουν πάνω από είκοσι κοινά χαρακτηριστικά, που απουσιάζουν σε άλλες τάξεις (συναπομορφίες). Μεταξύ αυτών είναι το γεγονός, πως οι προνύμφες των δυο τάξεων παράγουν μετάξι με τις σιαλικές αδένες. Πρωτόγονα λεπιδόπτερα μοιάζουν αρκετά με τα τριχόπτερα και στην οικογένεια Micropterigidae οι άνω σιαγόνες ακόμα λειτουργούν. Σύμφωνα με μια θεωρία, υπήρχε κοινός πρόγονος στην Παλαιοζωικό αιώνα, με ακμαία όμοια με των τριχοπτέρων και προνύμφες όμοιες με των λεπιδόπτερων. Στη συνέχεια στα τριχόπτερα έγινε μια εξειδίκευση και προσαρμογή των προνυμφών στα υδρόβια ενδιαιτήματα που επέτρεψαν την ακτινωτή προσαρμοστική κλαδογένεση στην [[Κρητιδική περίοδος|Κρητιδική]]. Τα ακμαία παρέμειναν σχετικά αρχέγονα. Αντίθετα στα λεπιδόπτερα οι προνύμφες παρέμειναν σχετικά πρωτόγονες και στα ακμαία τα στοματικά μόρια και οι πτέρυγες έχουν τροποποιηθεί σύμφωνα με την εξέλιξη των ανθοφόρων φυτών. Σήμερα τα λεπιδόπτερα χωρίζονται από τα τριχόπτερα με 27 χαρακτηριστικά.
Δεν υπάρχουν αμφιβολίες για τη στενή συγγένεια των λεπιδόπτερων με τα τριχόπτερα. Συνοψίζονται ως Αμφιεσμηνόπτερα.
