Fjärilsim (mindre ofta fjärilssim), i dagligt tal kallat fjäril, är en simstil som är det modernaste av de fyra simsätten. I armtaget rör sig båda armarna parallellt framåt ovanför vattenytan (viktig regelmässig skillnad mot bröstsim), sätts i vattnet framåtsträckta och dras bakåt.
Bentaget består av två jämfotakickar med benen ihop; en när kroppen dyker neråt i vattnet samtidigt som armarna sträcks precis när armarna lyfts upp ur vattnet efter att armtaget är klart. För att kunna få flyt i simningen när man simmar fjärilsim är det viktigt att bentagens kickar är synkroniserade och det är en av svårigheterna med att lära sig fjärilsim. Huvudet kan antingen vara riktat nedåt för att spara kraft på bekostnad av att man måste hålla andan, eller framåt alternativt åt sidan för att möjliggöra andning. För att få ett starkt armtag kan man använda en teknik som kallas "nyckelhålet", när man har armarna under vattnet så formar man draget som ett klassiskt nyckelhål samtidigt som man drar de parallellt bakåt.
Fjärilsim anses som det allra jobbigaste av de fyra simsätten och det är i allmänhet det simsätt man lär sig sist. Fjärilsim blir mindre ansträngande om man undviker att andas på varje armtag, då man därigenom inte behöver lyfta huvudet så högt över vattenytan. För att lära sig fjärilsim är det vanligt att man tränar hoppfjäril, som går ut på att man på grunt vatten kan ta sig fram genom att dyka neråt i vattnet, nudda botten med händerna och hoppa upp genom att ta sats med fötterna mot botten. På detta sätt liknar armarnas rörelse per automatik armtaget i fjärilsim utan att man behöver bekymra sig för de tekniskt svåra bentagen.
