I 1856 begynte Botten-Hansen som assistent i Riksarkivet. Fra 1864 var han leder for Universitetsbiblioteket i Christiania (Oslo). Under det nordiske studentmøtet i 1869 pådro han seg lungebetennelse etter å ha vist en del av de fremmede gjestene rundt i biblioteket, som fremdeles var fuktig etter storrengjøring. Legene trodde han var på bedringens vei, da han plutselig om morgenen 7. juli ble funnet død i sin seng på Rikshospitalet.