Le collezioni di Lepidotteri annoverano una sezione storica, composta di circa 8'000 esemplari di farfalle, principalmente diurne, raccolte da Pietro Fontana (1872-1948) e da Guido Kauffmann (1897-1972), una sezione più recente costituita dalla collezione Angst di 5'000 esemplari e quella recente di oltre 12'000 esemplari (farfalle notturne) catturate da Ladislao Reser nel corso delle sue indagini faunistiche in Ticino. Di grande rilievo è la collezione di Hans Epstein stimata a 60'000 esemplari di farfalle diurne provenienti principalmente dalle zone montagnose dell'area Paleartica e Neartica. Di particolare interesse dal profilo fitosanitario è infine la collezione di farfalle di Giovanni Sobrio, che tra i 5'800 esemplari annovera anche molte specie di farfalle notturne dannose alle colture.