Etter å ha arbeidet et par år i arkitektfirmaet Kallmann & McKinnell i Boston var han fra 1973 til 1980 amanuensis i byplanlegging ved Arkitekthøgskolen i Oslo. 1980–1982 ledet han den norske delen av Europarådets bymiljøkampanje samtidig som han drev egen praksis som arkitekt og byplanlegger. Han var arkitekturkritiker i Dagbladet 1976–1982, og medredaktør av fagtidsskriftet Byggekunst 1979–1982 sammen med Tore Brantenberg og Sven Erik Svendsen. I 1983 var Butenschøn en av grunnleggerne av stiftelsen IN'BY (Institutt for byutvikling) som han ledet fram til han i 1991 ble rådgiver for design og arkitektur i Kulturdepartementet. Han var en pådriver for opprettelsen av Norsk Form der han var direktør fra starten i 1993 til 2002. Fra 2003 til 2008 var han rektor ved Kunsthøgskolen i Oslo. Han har siden 2008 hatt praksis som frittstående rådgiver i arkitektur og byplanlegging. Styreleder i Stiftelsen Mela og i Melahuset AS.