彼艾尔和苏菲都是在阿尔芒小镇上长大的，他们从小就是一对好朋友。小时候，苏菲特别喜欢蝴蝶，看到那些美丽的小精灵在阳光下翩翩起舞，她就会快乐得手舞足蹈。所以，彼艾尔常常带她到林间草地上去看蝴蝶。
有一次，年少的彼艾尔笑着对正在看蝴蝶起舞的苏菲说：“如果你长大以后变得像蝴蝶一样美丽，我就让你做我的新娘。”那个天真的小姑娘扬起一张并不美丽的脸，看着他认真地说：“我一定要变得像蝴蝶一样美丽。”
岁月流逝，那些年少的时光一去不复返。后来彼艾尔和苏菲都离开了小镇，各自去了不同的城市学习、工作，青春在辗转奔波中渐渐逝去。
在一个寂寥的黄昏，彼艾尔和苏菲终于在巴黎的街头偶然相遇了。此时，彼艾尔已经是一名英俊有为的青年，不仅拥有了自己的公司，而且身边还有一个美丽能干的未婚妻。但苏菲的外表没有太多改变，只是多了几分坚毅和沧桑。她告诉彼艾尔，大学毕业后自己成了一名昆虫研究工作者。可能是因为经常在野外考察和搜集标本的缘故，她显得皮肤黝黑，面色憔悴。
两人像其他久别重逢的老朋友一样叙旧，忆到一些年少无知的趣事，两人就会忍不住笑起来，也无限神往地谈到了那些曾经见过的美丽蝴蝶。只是，与蝴蝶有关的承诺他们都不再提起。
分手时，苏菲微笑着同他和他美丽的未婚妻道别。当彼艾尔看着她的背影融入香榭丽舍大街沉沉的暮色中时，心里怅然若失。
两个儿时的伙伴就这样又开始像老朋友一样交往。苏菲对昆虫研究情有独钟，常常在世界各地奔波，因此他们见面的机会并不多。有时，苏菲会从不同的地方寄给他一些美丽的蝴蝶标本。看着它们，彼艾尔觉得自己像回到童年一样，又呼吸到了自然而温暖的气息。
在彼艾尔准备结婚的那一年，苏菲去了南美洲的崇山峻岭，她要到那里的山谷进行一个月的考察。临走前，她送给彼艾尔一张展览会的门票，说是一个月后自己要在家乡阿尔芒开一个蝴蝶展，希望他回去看一下。
然而，苏菲再也没有回来。她在一个名为蝴蝶谷的地方考察时，失足摔下了山崖。据说，在她倒下的地方，有许多美丽的蝴蝶围着她，久久不肯散去。
在法国昆虫研究学会的安排下，苏菲的蝴蝶展在阿尔芒如期举行。彼艾尔带着无尽的怀念和忧伤去看了那个展览。只见展厅的橱窗里摆满了各种各样美丽绚烂的蝴蝶标本，所有的解说词都是苏菲生前早就写好的。
在一个不起眼的角落里，彼艾尔的目光定住了。那是一只紫色的蝴蝶，在色彩缤纷的众多蝴蝶中并不引人注目，可是它却有着最长的解说词：爱情蝶。传说中，它刚到世间时是一只丑陋的蛹，一生要穿越无数高山和峡谷，直到变成最美丽的纯紫色，为的是最后能和自己的伴侣双宿双飞。彼艾尔的心微微地动了一下，似乎预感到了什么。他在解说词的下面又看到了极小的一行字：我的人生梦想是变成一只紫色的爱情蝶，在最美丽的时候和所爱的人在一起。
看到这里，紫色的爱情蝶在彼艾尔的眼中逐渐模糊了起来。泪光中，他感到一切恍然如梦，多年前那个小姑娘天真的话语仿佛又在耳边响起：“我一定要变得像蝴蝶一样美丽。”
现在，彼艾尔终于明白了：从一只丑陋的蛹变成一只美丽的蝴蝶，那小小的生灵要经历一种怎样痛苦而艰难的过程啊！可是，为了能和自己的最爱双宿双飞，她情愿付出生命。
爱情是一种漂泊的旅途，在茫茫的大千世界，很难找到一处属于自己的，对它永远欣赏、它对你永远欢迎的美丽境地。爱人正如这处美丽境地。有些缘分是注定要失去的，有些缘分是永远不会有好的结局的。爱一个人不一定要拥有，但拥有一个人就一定要好好去爱。