Первоначальное образование он получил в Харьковском коллегиуме, затем перешёл в Петербургскую медико-хирургическую академию казённокоштным воспитанником, в 1823 году окончил курс со званием лекаря 2-го отделения и ветеринарного лекаря 3-го отделения и определён ординатором в Абоский военный госпиталь. В Императорской академии Або Бутковский слушал лекции по медицине и одновременно основательно изучил французский, немецкий и шведский языки.
В феврале 1825 года он был назначен старшим лекарем в 25 артиллерийскую бригаду; в 1827 году был прикомандирован к выборгскому военному госпиталю и работал здесь около 6 лет ординатором. Получив степень штаб-лекаря, а в 1832 году — степень доктора медицины за диссертацию «De vitae psychicae anomalia generatim» (в Императорском Александровском университете), он в 1833 году оставил военную службу. С самого начала своей деятельности П. А. Бутковский много занимался изучением душевных и внутренних болезней; он основательно изучил труды Пинеля, Эскироля и других психиатров и на основании собственных наблюдений и опытов составил первое русское руководство по психиатрии: «Душевные болезни, изложенные сообразно началам нынешнего учения психиатрии», которое было издано в 1834 году в Санкт-Петербурге, доставив автору большую известность; общество русских врачей в Санкт-Петербурге избрало его своим членом-корреспондентом.
В 1834 году он был утверждён ординарным профессором Харьковского университета по кафедре хирургии отделения врачебных и медицинских наук. Хотя хирургия не была специальностью Бутковского, он заведовал кафедрой чуть более трёх лет, почти до 1838 года — до приезда Ванцетти, после чего перешёл на кафедру частной патологии и терапии, где читал психиатрию до дня смерти. В это время он издал первые два тома своего труда: «Начертание частной патологии и терапии» (Харьков, 1841) и приготовил к печати 3-й и 4-й тома.
В июне 1844 года с Бутковским случился апоплексический удар, от последствий которого он и умер в чине статского советника.
П. А. Бутковский указывал на значение головного мозга в развитии психических заболеваний, критикуя мистические взгляды на причины психических расстройств. Он одним из первых описал предстарческие психозы, возникновение которых связывал с климактерическим периодом, а также гебефренический синдром. Им было отмечено улучшение состояния больных с различными психозами под влиянием интеркуррентных инфекционных заболеваний.
