皮埃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陽光下翩跹起舞，她会快乐得手舞足蹈。所以，皮埃尔常常带她到林间草地上去看蝴蝶。有一次，陽光温柔地亲吻着草地，微风轻轻拂过树梢；年少的皮埃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。”那个天真的小泵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。”
岁月荏苒，那些年少的时光一去不复返。后来皮埃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消逝。
终于，在一个寂寥的黄昏，皮埃尔和苏菲在巴黎的街头相遇了。此时，皮埃尔已经是一名英俊有为的青年了，拥有了自己的公司，身边还有一位美丽能干的未婚妻。苏菲的外表没有太多改变，只是多了几分坚毅和沧桑，她告诉皮埃尔，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，她显得皮肤黧黑，面容憔悴。
他俩像其他久别重逢的老朋友一样叙旧，回忆到一些年少时的趣事，两个人就会忍不住笑起来，他们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。是啊，有谁会去守着年少时幼稚的幻想永远生活下去呢，更何况生活会完全将一个人改变，皮埃尔默默地想。
分手的时候，苏菲微笑着同他和他美丽的未婚妻道别。皮埃尔看着她的背影融入香榭丽舍大街沉沉的暮色中，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。苏菲似乎对昆虫研究情有独钟，常常在世界各地奔波，他们见面的机会并不多。有时候，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，生活在城市钢筋水泥丛林里的皮埃尔觉得自己像回到童年—样，又呼吸到了自然而温暖的气息。
就在皮埃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。临走以前，她送给皮埃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，苏菲的蝴蝶展如期在阿尔芒举行。皮埃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，皮埃尔的目光定住了。那是一只紫色的蝴蝶，在众多的蝴蝶中并不特别引人注目，可是它却有着最长的解说词：爱情蝶。传说中，它来到世间时是一只丑陋的虫蛹，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。皮埃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。
紫色的爱情蝶在皮埃尔的眼中模糊了起来。泪光中，他感到一切恍然如梦，多年前那个小泵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，皮埃尔终于明白了：从一枚丑陋的虫蛹变成一只美丽的蝴蝶，那小小的生灵要经历一种多么痛苦而艰难的过程啊。可是，为了能和自己的最爱双宿双飞，它情愿付出生命。