Vetenskapsmän fann att även de lägsta förväntade uppvärmningsnivåerna skulle kunna decimera populationer.
Forskarna fann dock att återställandet av förbindelser mellan fjärilsmiljöer skulle kunna bidra till att förändra de värsta effekterna.
Forskningen har publicerats i tidskriften Nature Climate Change.
Även om många människor tror att fjärilar är varelser som älskar värmen, perioder av extremt varmt och torrt väder kan avsevärt minska populationer.
I denna studie undersökte brittiska forskare effekterna av en extrem torka 1995 på fjärilsarter. Det var den torraste sommaren sedan skivorna började 1776.
De identifierade sex arter som var särskilt känsliga för värme, bland annat kablagevit och späckade skogsfjärilar.
De tittade sedan på vad som skulle kunna hända med dessa varelser under olika nivåer av uppvärmning upp till 2100.
Om utsläppen av koldioxid fortsätter enligt en "business as usual" modell, och uppvärmningen är mer extrem, då kan utrotningen av vissa av dessa arter börja i England redan 2050.
"Vi tittade på i vilken utsträckning befolkningen kraschade från torkan och hur lång tid det tar för dem att återhämta sig", sade huvudförfattaren Dr Tom Oliver från Nerc Centre för ekologi och hydrologi.
"Vad vi ber om är, när torkan blir vanligare om återkomsttiden av torkan var vanligare än återhämtningen av fjärilarna."
"Och när det var så fick man denna gradvisa befolkningserosion och på dessa platser fick man lokala utrotningar."
Forskarna säger att områden i sydöstra England skulle drabbas hårdast.
De hävdar dock att under mindre extrema uppvärmningsförhållanden skulle förändringar i fjärilsmiljöer kunna lindra de värsta effekterna.
Laget fann att återupprättandet av förbindelser mellan livsmiljöer som har fragmenterats av mänsklig verksamhet som jordbruk, var kapabel att göra en stor skillnad.
I ett scenario med låga utsläpp kan överbryggandet av dessa anslutningar förbättra sannolikheten för fjärilens överlevnad med 50 %.
– Om våra livsmiljöer är mycket fragmenterade kommer effekterna att bli mycket allvarligare. På platser där det inte är dessa populationer kan finnas kvar, säger Dr Oliver.
"Det ger oss möjlighet att köpa tid tills vi får dessa globala utsläppsminskningar på plats."
Forskarna tror att deras studie är en konservativ uppskattning av hur uppvärmningen kan påverka dessa känsliga arter.
De är oroade över att vissa av de hotade arternas populationer, på grund av landskapsförändringar i Storbritannien under hela 1900-talet, kan vara för låga för att de ska kunna återhämta sig från frekventa torkar.
Författarna säger att även människor som inte är imponerade av fjärilars estetiska dragningskraft fortfarande bör oroa sig för deras död.
"Fjärilar är viktiga kulturellt som en del av vårt naturarv, men det finns andra funktioner som kan påverkas av deras utrotning inklusive föroreningar, skadedjursbekämpning och nedbrytning av avfall", säger Dr Oliver.
"De som är ohämmade av skönheten och vikten av att ha fjärilar på landsbygden borde oroa sig för hur dessa funktioner störs av dessa arter."
Följ Matt på Twitter @mattmcgrathbbc.
Den globala uppvärmningen skulle kunna driva torkakänsliga fjärilsarter till utrotning i Storbritannien fram till 2050, enligt ny forskning.