Dutton studierte an der Yale University, wo er 1860 seinen Bachelorabschluss machte und sich zunächst für Literatur interessierte und im ersten Ruderwettkampf zwischen Yale und Harvard teilnahm. Später wandte er sich auch Mathematik und Chemie zu, er studierte aber nicht an der Sheffield Scientific School, sondern an der Yale Academy. Sein weiteres Studium wurde 1862 unterbrochen, als er sich als Freiwilliger zur 21. Connecticut Infantry im Sezessionskrieg meldete. Er nahm an den Schlachten von Fredericksburg (wo er verwundet wurde), Suffolk, der Nashville und der Belagerung von Petersburg teil. Er wurde Hauptmann (Captain) und nach Absolvierung eines Lehrgangs für Versorgungsoffiziere der regulären Armee Second Lieutenant (Ordnance). 1864 kommandierte er das Armeedepot der Potomac Armee. Auch nach dem Krieg blieb er bei der Armee und wurde 1867 First Lieutenant. Neben seiner Tätigkeit als Versorgungsoffizier widmete er sich der Chemie (speziell Metallurgie und Stahlherstellung) und Geologie. Er war ab 1871 im Arsenal von Washington D.C. und nahm dort am wissenschaftlichen Leben teil und trat der Philosophical Society von Washington bei. 1873 wurde er Hauptmann.