การว่ายน้ำท่าผีเสื้อซึ่งเป็นท่าใหม่ที่สุดในการแข่งขัน ได้รับการพัฒนาขึ้นกลางทศวรรษ 1930 แต่เพิ่งได้รับการบรรจุในการแข่งขันกีฬาโอลิมปิกเมื่อปี 2499 จุดกำเนิดของท่านี้สะท้อนถึงความพยายามของผู้ฝึกสอนกับนักว่ายน้ำที่ร่วมมือกันค้นหาวิธีทำให้การว่ายน้ำท่าต่างๆมีประสิทธิภาพที่สุด

ช่วงทศวรรษ 1920 ผู้ผึกสอนทีมชาติของญี่ปุ่นอาศัยภาพถ่ายใต้น้ำมาช่วยค้นหาเทคนิคการเพิ่มประสิทธิภาพและประสบความสำเร็จเมื่อทีมว่ายน้ำชายของญี่ปุ่นกวาดไปได้ห้าเหรียญจากหกเหรียญในการแข่งขันโอลิมปิกเมื่อปี 2475

ชัยชนะอันงดงามสร้างความตื่นตะลึงไปทั่ววงการ เดวิด อาร์มบรัสเทอร์แห่งมหาวิทยาลัยไอโอวา ผู้ฝึกสอนชั้นนำคนหนึ่งของสหรัฐฯ จึงเริ่มถ่ายภาพใต้น้ำเช่นกัน

อาร์มบรัสเทอร์พยายามทำให้การว่ายน้ำ ท่ากบเร็วขึ้น เขาตระหนักดีว่าการยื่นแขนไปด้านหน้าใต้น้ำทำให้เคลื่อนตัวได้ช้าลงจึงคิดค้นเทคนิคใหม่คือยกแขนขึ้นเหนือน้ำโดยที่เท้ายังถีบท่ากบอยู่ ปรากฏว่าว่ายได้เร็วขึ้นมากทีเดียว

ปีต่อมา แจ็ก ซิก นักว่ายน้ำจากไอโอวา ค้นพบเทคนิคใหม่คือว่ายน้ำด้านข้างพร้อมถีบขาทั้งสองข้างไปพร้อมกันเหมือนหางปลา ต่อมา อาร์มบรัสเทอร์อธิบายไว้ในหนังสือ จากไวส์มุลเลอร์ถึงสปิตซ์: ประวัติศาสตร์และปูมหลังของโอลิมปิกเกม ว่า “ซิกพยายามใช้เทคนิคการเตะเท้าแบบเดียวกันขณะว่ายก้มหน้า เขาผสมผสานการเตะขาพร้อมกันแบบหางปลากับการแกว่งแขนเหนือน้ำหนึ่งครั้ง” แต่การเตะขาลักษณะดังกล่าวถูกตัดสินว่าผิดกติกาเพราะเป็นเคลื่อนไหวเท้าขึ้นลงในแนวดิ่ง

ไม่กี่ปีต่อมา นักกีฬาว่ายน้ำท่าผีเสื้อเกือบทุกคนใช้เทคนิคการเหวี่ยงแขนเหนือน้ำโดยไม่เตะขาแบบหางปลา ท่าว่ายผีเสื้อจริงๆถูกห้ามนานเกือบ 20 ปี ในที่สุดได้รับการบรรจุเข้าแข่งขันอย่างเป็นทางการในมหกรรมกีฬาโอลิมปิกปี 2499 ที่นครเมลเบิร์น