באוטוול היה מועמד רציני לתפקיד בקבינט של הנשיא הנבחר יוליסס סימפסון גרנט, ודווח שהוא דחה הצעה לכהן כמזכיר הפנים. שבוע לאחר השבעתו של גרנט במרץ 1869, בחירתו הראשונה לתפקיד מזכיר האוצר, אלכסנדר ט. סטיוארט, התבררה כלא מתאימה והנשיא חיפש מחליף. הרפובליקנים בקונגרס, מתוך תחושה שבקבינט בכללו לא היה שילוב של חברים בעלי ניסיון בעבודה בממשל עם בעלי עבר עשיר במפלגה, דחקו בגרנט לקבל את האפשרות למנות את באוטוול, וכשהוצע לו תיק האוצר, הוא הסכים. בחירתו של באוטוול גרמה למבוכה לתובע הכללי, אבנעזר רוקווד הואר, גם הוא ממסצ'וסטס. על פי המקובל, לא אוישו שני תיקים בקבינט על ידי שני אישים מאותה מדינה, והואר הציע לפרוש. גרנט דחה את ההצעה, אך שנה לאחר מכן, ללא אזהרה מוקדמת או הסבר, ביקש ממנו להתפטר. הקהילה העסקית שיבחה את בחירתו של באוטוול. החדשות על מינויו גרמו לעליית שערי איגרות החוב הממשלתיות בשוקי ההון. "אין זה פלא", העיר העיתון Commercial and Financial Chronicle, "שכן מר באוטוול ידוע היטב כתומך הרציני ביותר של הרפורמה הפיננסית השמרנית. הוא פקיד ממשל כשיר שסיפק הוכחות בולטות לעין כאשר ב-1862 הופקד בידיו הארגון של שירות הכנסות הפנים". מינויו של באוטוול, שזכה אז לאהדה ציבורית בשל חלקו במשפט ההדחה של אנדרו ג'ונסון, אושר בקלות על ידי הסנאט שנשלט על ידי הרפובליקנים. כמזכיר האוצר הוא פעל לעיתים באופן עצמאי מהנשיא גרנט ונקט בגישה שחצנית כלפי שאר חברי הקבינט. מזכיר המדינה המילטון פיש ציין שבאוטוול היה לעיתים קרובות חמקני ובלתי מחויב, ו"לא נימק את צעדי מדיניותו".
רפורמות.
לאחר התוהו ובוהו שחוללה מלחמת האזרחים סבלה מחלקת האוצר מחוסר ארגון והיא הייתה זקוקה לרפורמות. המחלוקת עם הנשיא ג'ונסון על השיקום ומשפט ההדחה בסנאט מנעו את ביצוען של רפורמות כלשהן במחלקה. כמזכיר האוצר, ההישגים העיקריים של באוטווול היו רפורמות וארגון מחדש של המחלקה, שיפור מערכת ניהול הספרים של המכס, מיזוג מטבעת ארצות הברית אל מחלקת האוצר והפחתת החוב הציבורי.
פאניקת הזהב.
בקנה אחד עם מצע המפלגה הרפובליקנית של 1868, דחף באוטוול לצמצום החוב הציבורי ולהחזרת הכלכלה הלאומית לכזו המבוססת על תקן הזהב. באוטוול האמין שייצוב המטבע והפחתת החוב הציבורי היו חשובים יותר מהסתכנות במיתון בעקבות הוצאתם של שטרות הכסף מהמחזור. ללא אישורם או ידיעתם של הנשיא גרנט או חברי הקבינט האחרים, הוא החל לשחרר זהב מהאוצר ומכר איגרות חוב ממשלתיות כדי להפחית את אספקת שטרות הכסף אל הכלכלה. תוצאות מדיניות זו היו ששערי הזהב זינקו והחוב הציבורי הצטמצם. עם זאת, צעדים אלו גם יצרו כלכלה דפלציונית, שבה לחוואים הייתה בעיה להשיג מזומנים כדי לשלם על פעולותיהם החקלאיות.
בקיץ 1869 זממו שני ספסרי זהב, ג'יי גולד וג'יימס פיסק להשתלט על שוק הזהב, באמצעות קנייתו והשפעה על הנשיא גרנט לעצור את שחרור הזהב של באוטוול. גולד ופיסק אמרו בתחילה לנשיא ששער גבוה של הזהב יסייע לחוואים לייצא יותר תוצרת, אך הנשיא לא שוכנע. בכל אופן, כאשר דווח על יבולים טובים, שינה גרנט את טעמו, ובספטמבר אותה שנה הורה לבאוטוול להפסיק את הפצת הזהב. גולד תמרן בהצלחה את מינויו של איש מטעמו, דניאל בטרפילד, כעוזרו של באוטוול, והחל לרכוש זהב בהיקף רב, וכך זינק שער הזהב כלפי מעלה. גרנט הוזהר על הניסיון להשתלט על שוק הזהב במכתב שהגיע אליו באמצעות שליח מגיסו, אייבל קורבין, שהיה מצוי בנושא, והאיץ בו שהממשלה תמנע ממכירת זהב. ב-22 בספטמבר, יום חמישי, נפגש גרנט עם באוטוול, והם החליטו שהממשלה תיכנס לעובי הקורה. למחרת, ה-23 בספטמבר, הגיעה פאניקת הזהב לשיאה. באוטוול הורה לשחרר 4 מיליון דולר מהזהב של האוצר, אך לא לפני שג'יי גולד, שהוזהר על ידי הגברת הראשונה ג'וליה גרנט וקורבין, הצליח למכור כמה מהחזקותיו. עד מהרה ירד שער הזהב מ-160 דולר ל-135 דולר, וכך נוצרה פאניקה בקרב ספסרי הזהב. פירמות הברוקראז' נכנסו לפשיטת רגל והון אישי הלך לאבדון. שוק המניות סבל מתנודות קשות במשך שנה לאחר מכן. חקירה של הקונגרס בהובלתו של חבר בית הנבחרים ג'יימס גרפילד (לימים נשיא ארצות הברית) טיהרה ב-1870 הן את גרנט והן את באוטוול. עוזרו של באוטוול, דניאל בטרפילד, פוטר על ידי הנשיא גרנט על חשיפת מידע פנימי לגולד הנוגע לפעולות של מחלקת האוצר.
החוב הלאומי.
באוטוול התנגד להפחתה מהירה של המיסים והעדיף שימוש בעודפי ההכנסות לצמצום החוב הציבורי. בהמלצתו, העביר הקונגרס ב-1870 חוק שאפשר את מימון החוב הציבורי והתיר את מכירתן של איגרות חוב מסוימות, אך לא אישר את הגדלת החוב. כדי ליישם את החוק המגביל, הקים באוטוול התאגדות בנקאית שתרכוש את איגרות החוב החדשות בריבית של 4% או 5% כדי לשלם את איגרות החוב של מלחמת האזרחים שמלכתחילה נמכרו בריבית של 6%, כדי להקל על החוב הציבורי. כדי לאפשר את הפעלתה של ההתאגדות הבנקאית, היה על באוטווול להעלות באופן זמני את החוב הציבורי ביותר מ-1.5%, ובשל כך הוא הואשם בהפרת החוק. לאחר מכן פטרה ועדת המיסוי והתקצוב של בית הנבחרים את באוטוול מאשמה.
באוטווול שאף לממן את צמצום החוב באמצעות הלוואות מאירופה. הרעיון הסתרבל בשל התביעות נגד הממלכה המאוחדת על רקע מלחמת האזרחים (שנקראו תביעות אלבמה שנבעו בשל הסיוע הבריטי לספינה "אלבמה" וספינות פריבטירים נוספות של הקונפדרציה), ולאחר מכן בשל פריצתה של מלחמת צרפת–פרוסיה, זמן קצר לאחר אישור חוק המימון. מלחמת צרפת-פרוסיה מנעה השגת הלוואות בשווקים הפנינסיים במרכז אירופה ותביעת אלבמה הבלתי פתורה מנעה את השגת ההלוואות בלונדון. לחץ פוליטי משני צדי האוקיינוס האטלנטי הוביל ב-1871 לחתימת הסכם וושינגטון, זאת לאחר שבאוטוול השיג הלוואה בלונדון. הצעת ההלוואה הראשונה לא יצאה אל הפועל בשל העובדה שבאוטוול הגיש אותה ליותר מדי בנקים, אך ההצעה השנייה, שהייתה ניסיון מאורגן מחדש בהובלתו של בעל ההון ג'יי קוק, עלתה יפה ובאמצעותה גויסו יותר מ-100 מיליון דולר. הייתה זו הפעם הראשונה בה בנק אמריקאי היה מעורב בהצלחה בהעברה בינלאומית בסדר גודל כזה.
חוק קו קלוקס קלאן.
באוטוול לא שכח את מצבם של האפרו-אמריקאים בדרום שהיו נתונים לאלימות מצדם של שכניהם הלבנים, במיוחד ארגון הקו קלוקס קלאן. אפרו-אמריקאים ולבנים נאמני המפלגה הרפובליקנית היו נתונים להתקפות של הקו קלוקס קלאן בכמה מדינות שבהן התקיים משטר השיקום. הקונגרס הגיב, ובהנהגתו של בנג'מין באטלר בבית הנבחרים, הועבר ב-1871 חוק שנודע כחוק הקו קלוקס קלאן . הנשיא גרנט כבר חתם על שני חוקים דומים קודם לכן כדי להגן על האפרו-אמריקאים וכאשר נמצא שהאלימות בדרום המשיכה להשתולל, הוחלט להעביר חוק שלישי שהעניק לנשיא סמכויות להשעות את חוק הביאס קורפוס. בתחילה היסס גרנט אם לחתום על החוק, מתוך חשש שהוא יזכה בדרום לתדמית של רודן צבאי. בכל אופן, באוטוול, כאשר נסע עם גרנט אל הקפיטול, עודד אותו לחתום על החוק. לאחר מכן הוא עשה שימוש בחוק כדי להשעות את חוק הביאס קורפוס בתשעה מחוזות של קרוליינה הדרומית, והורה על מעצרם והעמדתם לדין של חברי הקו קלוקס קלאן.
סנאטור.
ב-1873, כאשר נבחר הסנאטור ממסצ'וסטס הנרי וילסון כסגן נשיא ארצות הברית, הודיע באוטוול על כוונתו להתפטר מתפקידו כמזכיר האוצר והציג את מועמדותו למושב בסנאט שהתפנה בעקבות בחירתו של וילסון. בתמיכתם של בנג'מין באטלר והמנגנון שסביבו, הביס באוטוול את המועמד ממערב המדינה, חבר בית הנבחרים הנרי דוז. הנושאים העיקריים בהתמודדות בין השניים היו שערוריית קרדיט מובילייר , שבה הואשמו הן באוטוול והן דוז בקבלת מניות בהערכת חסר מחבר הקונגרס ואיל ההון אוקס איימס. שני האישים אכן קיבלו מניות, אך דוז השיב אותן יחד עם רוב הרווחים שהן הפיקו. הממסד הרפובליקני במסצ'וסטס סלד מהתמיכה של באטלר בבאוטוול, שכן הם בזו לטקטיקות ולמדיניות של באטלר. בסופו של דבר נבחר באוטוול לסנאט.
באטלר, שקיווה להתמודד על משרת המושל בסתיו אותה שנה, הניח שהוא יכול לסמוך על תמיכתו של באוטוול. עם זאת באוטוול סירב להיות מעורב בבחירות למשרת המושל ולאחר מערכת בחירות קשה לא עלה בידו של באטלר לזכות במועמדות המפלגה הרפובליקנית. בחורף הבא מינה הנשיא גרנט את בעל בריתו של באטלר, ויליאם סימונס, לתפקיד גובה המיסים של נמל בוסטון, המשרה הפדרלית רבת הסמכויות ביותר במסצ'וסטס. בתחילה הבטיח באוטוול להיאבק בכך, אך לבסוף נכנע ללחץ מממשל גרנט ושיתף פעולה עם המינוי. עסקה זו גרמה לרפובליקנים של מסצ'וסטס שהתנגדו לבאטלר ולמה שהם כינו "באטלריזם", למנוע מבאוטוול להיבחר פעם נוספת ב-1877.
בסנאט כיהן באוטוול כיושב ראש הוועדה לבחינת החוקים בשנים 1875–1877. הוא נקט בעמדה תקיפה לטובת המטבע שלא נופח באופן אינפלציוני על ידי הדפסת שטרות והצביע נגד חוק האינפלציה של 1874. הוא גם נותר תומך איתן של ההגנה של הממשל הפדרלי על המצביעים השחורים בדרום וגיבה את חוק זכויות האזרח של 1875, שאסר על אפליה בתחבורה הציבורית ובמוסדות ציבור.
ב-1876 מונה באוטוול כיושב ראש הוועדה המיוחדת של הסנאט לחקירת הבחירות במיסיסיפי ב-1875. בחירות אלו לוו במעשי אלימות שכמעט ומנעו מאפרו-אמריקאים מלהצביע, וכתוצאה מכך שבו הדמוקרטים לשלטון שם. הוועדה בראשות באוטוול תיעדה את מעשי האלימות והזוועה שהתרחשו, אך לא ננקטו שום צעדים פדרליים כדי למנוע מאירועים אלו להתרחש שוב בבחירות של 1876.
קריירה מאוחרת.