В 1605 году принимал участие в сражении с отрядами Лжедмитрия под Кромами, где командовал артиллерией. В 1606 году во главе отряда преследовал «воровских людей» Истомы Пашкова. В 1606 году наряжал вина на свадьбе Лжедмитрия. В 1608 году отражал от Москвы сперва нападение Романа Рожинского с поляками и тушинскими казаками, а потом Александра Лисовского и тушинцев. Возглавлял сторожевой полк в битве у Медвежьего брода, в котором у Лисовского был отбит большой наряд и знатные пленники. В июле 1609 года он был воеводой во Владимире. В 1610 году участвовал в битве под Клушиным и попался полякам в плен, из которого, впрочем, освободился, когда поляки заняли Москву, и Бутурлин, вместе с прочими московскими боярами, 17 августа присягнул королевичу Владиславу.