Le regroupement des Papilionoidea ainsi défini et de la super-famille des Hesperioidea (famille des Hesperiidae) correspondait à l'ancien sous-ordre des rhopalocères (Rhopalocera, ou «papillons de jour»), alors déjà considéré comme obsolète.
La taxinomie des insectes est cependant en évolution perpétuelle, et les progrès de la phylogénie moléculaire ont fortement redessiné la classification des lépidoptères. Dans les années 2010, il a été démontré que les Papilionoidea dans leur définition traditionnelle sont paraphylétiques, et que les familles des Hesperiidae (ex-super-famille des Hesperioidea) et Hedylidae (ex-super-famille des Hedyloidea) doivent dès lors être intégrées aux Papilionoidea, (en d'autres termes, Hesperioidea et Hedyloidea sont mis en synonymie avec Papilionoidea). Les Papilionoidea contiennent donc désormais sept familles, et coïncident avec le groupe obsolète des rhopalocères si l'on inclut dans ces derniers les Hedylidae.
Phylogénie des familles actuelles de la super-famille des Papilionoidea, d'après Heikkilä et al., 2012, et Espeland et al., 2018:
↑En fonction des sources et des époques, d'autres familles encore ont été utilisées, puis invalidées. Elles ont souvent été rétrogradées au rang de sous-famille d'une des cinq familles principales: c'est le cas par exemple des ex-Satyridae, Danaidae, Libytheidae et Parnassiidae.
↑(en) Erik J. van Nieukerken et al., «Order Lepidoptera Linnaeus, 1758. In: Zhang, Z.-Q. (Ed.) Animal biodiversity: An outline of higher-level classification and survey of taxonomic richness», Zootaxa, Magnolia Press (d), vol.3148, no1, , p.212–221 (ISSN1175-5334 et 1175-5326, DOI10.11646/ZOOTAXA.3148.1.41, lire en ligne)..
12(en) M. Heikkilä, L. Kaila, M. Mutanen, C. Peña et N. Wahlberg, «Cretaceous Origin and Repeated Tertiary Diversification of the Redefined Butterflies», Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, vol.279, no1731, , p.1093–1099 (DOI10.1098/rspb.2011.1430)
12(en) M. Espeland, J. Breinholt, K.R. Willmott, A.D. Warren, R. Vila, E.F.A. Toussaint, S.C. Maunsell, K. Aduse-Poku, G. Talavera, R. Eastwood, M.A. Jarzyna, R. Guralnick, D.J. Lohman, N.E. Pierce et A.Y. Kawahara, «A Comprehensive and Dated Phylogenomic Analysis of Butterflies», Current Biology, vol.28, no5, , p.770–778 (DOI10.1016/j.cub.2018.01.061)