En latin classique, « chauve-souris » se dit vespertilio, mot qui n'a pas de continuateur dans les langues romanes modernes. Le terme de calvas sorices (au pluriel) est attesté, en bas latin de Gaule, dès le VIIIe siècle dans les Gloses de Reichenau pour traduire précisément vespertiliones. C'est probablement une altération, d'après calvus (« chauve »), du gallo-roman *cawa sorīx (forme reconstituée signifiant littéralement une « chouette-souris »), expression composée de *cawa, dérivé du francique, qui signifie « chouette » et de *sorīce(m), accusatif de *sorīx (en latin classique sorex, -ĭcis), « souris ». Le terme chiroptère dérive du grec kheir (ἣ χείρ): la main et ptéron (τὸ πτερόν ordinairement pluriel τὰ πτερά, le singulier désignant plutôt la plume) : l'aile.
En français les chauves-souris sont nommées par de très nombreux noms vernaculaires différents.
Les chauves-souris ont été longtemps persécutées en occident à cause de leurs prétendus maléfices. En les clouant aux portes des granges, on croyait lutter contre les mauvais sorts.
Les chauves-souris sont sacrées au Tonga, en Australie, en Bosnie et en Afrique de l'ouest. Elles sont souvent considérées comme la manifestation physique d'un esprit errant. Elles sont intimement associées avec le mythe des vampires à qui on prête la capacité de se métamorphoser en animaux, notamment en chauves-souris. Elles sont aussi le symbole des fantômes, de la mort et des maladies.
Pour les Amérindiens (tels les Creeks, les Cherokees et les Apaches), elles représentent un esprit malin. En Chine, elles sont le symbole de longévité et de gaieté. En Pologne et en Macédoine, elles sont considérées comme des animaux de bon augure.
Dans la culture occidentale, les chauves-souris sont souvent assimilées à la nuit avec une connotation de malheur ou de mort.
La chauve-souris est aussi l'emblème de la ville de Valence et de la marque de rhum Bacardi.
Le cocatrix est un animal fabuleux et imaginaire, qui possède selon la légende une tête de coq, des ailes de chauve-souris et un corps de serpent ou de coq.
Camazotz est un dieu chauve-souris dans la religion maya.
Dans les œuvres populaires, elles ont inspiré des personnages tels que Dracula le vampire, Batman le justicier, et Ombre Aile d'Argent, le héros d'une trilogie chiroptérienne écrite par l'auteur canadien Kenneth Oppel (les trois volumes s'intitulent Silverwing, Sunwing, et Firewing).
Pour apaiser la peur que la chauve-souris provoquait chez les gens, le conteur africain Amadou Hampâté Bâ a inventé une histoire pour expliquer le fait que la chauve-souris a des ailes alors que c’est un mammifère. Dans un conte extrait des « Nouveaux contes de la savane », il explique l’origine de la chauve-souris par le croisement d’un renard et d’un oiseau.
La Chauve-Souris est une célèbre opérette viennoise de Johann Strauss fils, 1874.
Jean de La Fontaine a écrit plusieurs fables mettant en scène des chauves-souris : La Chauve-souris, le Buisson, et le Canard ou La Chauve-souris et les deux Belettes.
La Nuit des chauve-souris est un film américain réalisé par Louis Morneau, sorti en 1999.
La Chauve-souris pas si chauve est le titre donné en français à l'un des épisodes de la série télévisée d'animation Tom et Jerry Tales.
Il existe une Rue Chauve-Souris, dans la ville de Liège, en Belgique.
Pour concevoir l'Eole, une machine volante à la voilure complexe, l'ingénieur français Clément Ader a imité les ailes de la chauve-souris.