Butterfree se assemelha a uma borboleta vagamente antropomórfica, exibindo um corpo roxo. Diferentemente dos insetos reais, ele possui apenas dois segmentos corporais e quatro pernas de tom azul claro. A parte superior das pernas lembra pequenas mãos com três dedos, enquanto a inferior apresenta pés longos sem dígitos. Ele conta com duas antenas pretas, um bico azul claro adornado por dois dentes abaixo, além de grandes olhos compostos vermelhos que, ao se observarem de perto, revelam uma miríade de pequenos olhos.

Seus dois pares de asas são brancas, marcadas por veias negras. Nas fêmeas, duas escamas ovais nas asas inferiores são pretas; nos machos, essas mesmas escamas aparecem em branco. As asas estão revestidas com escamas venenosas que se desprendem continuamente enquanto voa. A inalação desse pó pode provocar diversas condições. Butterfree utiliza essa substância para proteger Caterpie de pássaros Pokémon e também a repela água, permitindo-lhe coletar mel mesmo sob chuva.

Com suas antenas sensíveis, o Pokémon detecta os aromas de flores em plena floração até dez quilômetros do seu ninho, buscando néctar que carrega nas cerdas das pernas. Às vezes, entra em disputas territoriais com Abuly sobre campos floridos. Também consome seiva de árvores perfuradas por Heracros, como visto no anime. Butterfree habita florestas temperadas e selvas, mas já foi observado voando próximo ao oceano como parte de seu padrão migratório reprodutivo.