Vorm en structuur van antennes
Het duidelijkste verschil zit in de voelsprieten, of antennes. De meeste vlinders hebben dunne, slanke, draadvormige voelsprieten, die aan het eind knotsvormig zijn. Nachtvlinders daarentegen hebben vaak kamvormige of veerachtige antennes, of draadvormig en niet knotsvormig. Dit onderscheid ligt aan de basis van de vroegste taxonomische indeling van de Lepidoptera - de Rhopalocera ("geknuppelde hoorn", de vlinders) en de Heterocera ("gevarieerde hoorn", de nachtvlinders).
Er zijn echter uitzonderingen op deze regel en enkele nachtvlinders (de familie Castniidae) hebben geknuppelde antennes. Bij sommige vlinders, zoals de Pseudopontia paradoxa uit de bossen van Centraal Afrika, ontbreken de geknobbelde uiteinden. De Hesperiidae hebben vaak een hoek aan het uiteinde van de antenne.
Mechanismen voor vleugelkoppeling
Veel nachtvlinders hebben een frenulum of vleugelkoppeling. De frenulum kan alleen worden gezien als een exemplaar in de hand is. Er zijn verschillende soorten. Het kan een filament van de achtervleugel zijn dat zich koppelt met weerhaakjes op de voorvleugel. Bij vlinders ontbreken deze structuren meestal. Hun vleugelaanhechting gebeurt meestal door eenvoudige overlapping van de vleugelranden.
Poppen
De meeste rupsen van nachtvlinders spinnen een cocon van zijde als ze in het popstadium komen. De meeste vlinders daarentegen vormen een blootliggende pop, een pop genoemd.
Er zijn veel uitzonderingen op deze regel. Havik motten vormen een blootgestelde pop die ondergronds is. Zigeunermotten vormen soms poppen in vlinderstijl, hangend aan twijgen of boomschors, hoewel ze meestal dunne cocons maken van zijden draden en een paar bladeren, waardoor de pop gedeeltelijk bloot komt te liggen. Een paar Skipper vlinderlarven maken ook ruwe cocons waarin ze zich verpoppen, waarbij de pop een beetje bloot komt te liggen. De Parnassiusvlinderlarven maken een dunne cocon om zich in te verpoppen en zij verpoppen zich dicht bij het grondoppervlak tussen brokstukken.
Kleur van de vleugels
De meeste vlinders hebben felle kleuren op hun vleugels. Nachtvlinders daarentegen zijn meestal effen bruin, grijs, wit of zwart en hebben vaak verhullende patronen van zigzaggen of draaikolken die hen helpen camoufleren als ze overdag rusten. Veel dagvliegende nachtvlinders zijn echter felgekleurd, vooral als ze giftig zijn. Een paar vlinders zijn heel gewoon, zoals de koolwitjevlinder.
Structuur van het lichaam
Motten hebben meestal een stevig en harig of harig uitziend lichaam. Vlinders daarentegen hebben een slank en gladder achterlijf. Motten hebben grotere schubben op hun vleugels. Hierdoor zien ze er dichter en donziger uit. Vlinders daarentegen hebben fijne schubben. Dit verschil is mogelijk te wijten aan het feit dat motten hun warmte moeten bewaren tijdens de koelere nachten, terwijl vlinders de zonnestraling kunnen absorberen.
