С марта 1944 года находился при штабе Карельского фронта и в июле 1944 года был назначен на должность начальника оперативного отдела штаба 7-й армии этого же фронта, в августе — на должность начальника штаба 131-го стрелкового корпуса. С 15 по 28 августа и с 19 по 30 сентября 1944 года временно командовал корпусом. Корпус принимал участие в ходе Петсамо-Киркенесской наступательной операции. За овладение городами Петсамо и Киркенес, в результате чего корпус освободил территорию Крайнего Севера, Бутылев был награждён орденом Суворова 2 степени.