Грамматический словарь Зализняка (склонения слова):
Мотылёк, мотыльки, мотылька, мотыльков, мотыльку, мотылькам, мотылька, мотыльков, мотыльком, мотыльками, мотыльке, мотыльках
-лька, м.
1. трад.-поэт.
То же, что бабочка (в 1 знач.).
Мотылька полет незримый Слышен в воздухе ночном. Тютчев, Тени сизые смесились.
Сегодня целый день играет В дворе последний мотылек И, точно белый лепесток, На паутине замирает. Бунин, Листопад.
2.
Небольшая бабочка; огневка.
МОТЫЛЁК, лька, м. Небольшая бабочка. Порхает как м. кто-н.
| прил. мотыльковый, ая, ое.
Возможно, это название маленькой бабочки восходит к той же основе, что и глагол мотать(ся) – "бросать, порхать, сновать". Мотылек словно "мотается" в полете.