据文献记载，最早发现蝴蝶漂洋过海的是航海家哥伦布。他在环球旅行的途中，发现成千上万只蝴蝶结队从欧洲飞往美洲。据统计，全世界曾有200多种蝴蝶，发生过上千次迁移飞翔。
蝴蝶为什么要迁飞？这是第一个谜。
有的昆虫学家认为，昆虫迁飞是为了逃避不良的环境条件，是物种生存的一种本能行为。它与遗传和环境条件有关。他们提出两种假说：第一种假说认为，迁飞是昆虫对当时不良环境条件的直接反应，如食物缺乏，天气干旱，繁殖过剩，过分拥挤等等。如大菜粉蝶在成虫羽化的时候，如果它寄生的植物不能为它提供较佳的食物来源，它就会迁飞，去寻找合口的美味。相反，如果它寄生的植物已能满足它的需要，它就不迁飞了。
第二种假说认为，某些环境条件的变化，影响到昆虫的个体发育，致使昆虫发育成为一种迁飞型的成虫。这些迁飞型成虫往往在形态、生理状况和行为方面与居留型成虫有明显的不同。他们发现，光照周期、温度、种群密度、食物条件的不同，都会使成虫在生理和飞行能力上产生明显的分化。
但是上述两种假说，并不能解释许多种蝴蝶迁飞的现象。如美洲的大斑蝶，每当冬天来临之前，它们就纷纷结群，从寒冷的北美洲加拿大出发，飞到墨西哥的马德雷山区过冬。来年春天，它们又成群结队，浩浩荡荡地飞向北方，行程长达2880千米。每当蝴蝶迁飞时，蝶群如行云一般，遮天蔽日。有人曾测算过迁飞的蝴蝶数量，约有300多亿只。不可思议的是，它们个个目标明确，直飞目的地，从不开小差，并且每年定期在固定的两地之间迁飞，不会错走他乡。科学家目前仍无法破译这个谜。
弱不禁风的小小蝴蝶，为什么有飞越崇山峻岭、漂洋过海、航程3000～4000千米的巨大能量？这股能量是从哪里来的？从动力学角度来看，蝴蝶是飞不了那么远的。这是蝴蝶迁飞的第二个谜。
有的科学家认为，蝴蝶迁飞那么远主要是靠风力。他们研究发现，许多迁飞昆虫，其迁飞的方向均为顺风方向，迁飞的时间和季风同步，也就是说，昆虫是随季风由南到北，由东到西迁飞的。
但另一些昆虫学家认为，上述迁飞现象，只是风载型迁飞昆虫的表现。而蝴蝶的迁飞方向和路径，不受季风所左右。并且它们有一定的自控能力，它们可以逆风或横切着风向飞行，奔向它们的目的地。
苏联科学家米哈伊洛夫娜和斯维塞尼戈夫则认为，蝴蝶迁飞时使用了先进而节能的“喷气发动机原理”。他们使用高速摄影机摄下了墨星黄粉蝶飞行的情况，惊奇地发现，这种粉蝶在飞行中竟有三分之一的时间翅膀是贴合在一起的。它们巧妙地利用自己翅膀的张合，使前面一对翅膀形成一个空气收集器，后面一对翅膀形成一个漏斗状的喷气通道。蝴蝶在每次扇动翅膀时，喷气通道的大小，进气口与出气口的形状和长度，以及收缩程度都有序地变化着。
两翅间的空气由于翅膀连续不断地扇动而被从前向后挤压出去，形成一股喷气气流。一部分喷气气流的能量用以维持飞行的高度，另一部分喷气气流所产生的水平推力则用来加速。蝴蝶就是用这种“喷气发动机原理”来漂洋过海的。但蝴蝶是如何操纵这个“喷气通道”的，仍是个谜。
蝴蝶在蓝蓝的天空中，是靠什么来定向导航，克服种种恶劣天气，奔向目的地的呢？这是蝴蝶迁飞的第三个谜。
昆虫学家贝克专门研究了昆虫导航问题。他发现西欧的小菜粉蝶在秋季向南迁飞时总与太阳方位角保持恒定的角度。白天，太阳方位角随时间而变化，粉蝶的迁飞方位也随之变化。它每天的迁飞路径是一条自东至南最后到西的一个半圆形弧。整个迁飞季节中便形成一系列半圆形弧组成的向南迁飞的路径。
他又发现，远距离（2000千米以上）迁飞的蝴蝶（如斑蝶），靠太阳导航时，能根据太阳方位角的日变化，来调整航向。换句话说，它的飞行方向，并不总是和太阳方位角保持恒定，而是随着太阳方位角的变化而变化。这种变化是通过体内的生物钟来调节的。例如上午9～10点，它是向着太阳飞行的话，到了下午3～4点，它就调整到背着太阳飞行了，但始终保持飞行路径接近一条直线，以便用最短的航程到达目的地。他的研究似乎证明了蝴蝶是靠太阳导航的。
1981年，佛罗里达大学的科学家在蝴蝶的脑袋和胸腔内发现了极细小的微磁粒。他们认为这些微磁粒是蝴蝶迁飞的“导航仪”，是蝴蝶体内的“生物指南针”。但是，蝴蝶是如何使用微磁粒发现地磁场，从而确定方向的，这又是一个谜。