Из дворян Полтавской губернии. Окончил общие классы Петровского Полтавского кадетского корпуса и специальные классы Константиновского кадетского корпуса. 16.6.1856 произведен в прапорщики с назначением в лейб-гвардии Павловский полк с прикомандированием к Николаевской инженерной академией. 24.5.1857 отчислен от академии. 28.2.1858 прикомандирован к Петровскому Полтавскому кадетскому корпусу на должность репетитора фортификации. 1.9.1861 отчислен в полк. 17.4.1862 произведен в подпоручики. Участник подавления мятежа в Польше 1863 г. 19.5.1863 произведен в поручики. 30.8.1865 произведен в штабс-капитаны. 27.4.1869 произведен в капитаны. 11.3.1871 прикомандирован к 1-й Санкт-Петербургской военной гимназии на должность воспитателя. 12.5.1872 утвержден в должности воспитателя (со старшинством с 11.3.1871). 3.6.1872 переведен в 1-ю Санкт-Петербургскую военную гимназию с переименованием в подполковники и оставлением в должности. 16.8.1877 прикомандирован к 3-й Санкт-Петербургской военной гимназии для и. о. помощника инспектора классов. 4.11.1877 назначен помощником инспектора классов 3-й Санкт-Петербургской военной гимназии (с 22.7.1882 – Александровский кадетский корпус). 16.4.1878 произведен в полковники. 18.7.1886 назначен ротным командиром Александровского кадетского корпуса. 14.12.1888 прикомандирован к Главному управлению военно-учебных заведений для поручений. 22.1.1889 назначен чиновником для особых поручений VI класса при Главном управлении военно-учебных заведений. 9.4.1890 назначен чиновником для особых поручений V класса при Главном управлении военно-учебных заведений. 8.10.1891 произведен в генерал-майоры за отличие по службе. 23.6.1894 избран членом Международного Олимпийского комитета. В 1896 г. присутствовал на первых Олимпийских играх в Афинах. 21.7.1897 назначен генералом для особых поручений при Главном управлении военно-учебных заведений. В 1900 г. вышел из состава Международного Олимпийского комитета. 28.3.1904 произведен в генерал-лейтенанты за отличие по службе. 4.3.1910 назначен генералом для особых поручений при генерал-инспекторе военно-учебных заведений. 16.6.1916 произведен в генералы от инфантерии за отличие по службе. Автор работ в области физического воспитания и спорта, а также воспоминаний. Скончался от упадка сердечной деятельности. 6.3.1917 погребен на кладбище Петроградского Воскресенского Новодевичьего монастыря. 22.6.2008 именем А.Д. Бутовского назван стадион «Ворксла» в Полтаве (Украина). В 2009 г. в Киеве было издано собрание сочинений А.Д. Бутовского в 4-х томах.

Жена: дочь санкт-петербургского 2-й гильдии купца Анна Васильевна (урожденная Горохова) (на начало 1917 г. – 57 лет), владела 350 десятин земли в Полтавской губернии. Детей не имел.