Улица Бутлерова проходит в районе Коньково, в Юго-Западаном административном округе (ЮЗАО). Начинается от улицы Академика Волгина, пересекает улицу Профсоюзная и заканчивается примыканием к Севастопольскому проспекту.

Названа улица в честь великого Русского учёного-пчеловода, лепидоптеролога и химика, создателя теории строения органических соединений, ректора Императорского Казанского университета Александра Михайловича Бутлерова (1828-1866г.).

До строительства участка Севатоспольского проспекта южнее пересечения с Балаклавским проспектов в начале 1980-х годов, была тупиковой и упиралась в Битцевский лесопарк.

На всём протяжении улицы по чётной(южной) стороне жилая застройка, по нечётной(северной) научные учреждения, ведомственные и РАН.

Находится улица Бутлерова между двумя станциями метро "Калужская" и "Беляево" Калужско-Рижской линии Московского метрополитена.