После окончания академии Александр Иванович Бутенко проходил службу в должности помощника начальника курса, начальника учебной части подготовительного курса, старшего офицера по учебной работе учебного отдела, заместителя начальника, а затем начальника учебного отдела ВВИА.

Под его руководством учебный отдел академии развернул работу по совершенствованию учебного процесса на факультетах, внедрению новых форм обучения и освоению новой авиационной техники в процессе подготовки инженеров для ВВС. При его участии в 1964 г. в академии был создан факультет заочного обучения.

В 1967 г. А. И. Бутенко приказом ГК ВВС назначен заместителем начальника Рижского высшего военного авиационного инженерного училища им. Я. Алксниса по учебной и научной работе.

С 1974 г. А. И. Бутенко проходил службу в ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского в качестве заместителя начальника, начальника учебной части факультета подготовки иностранных специалистов.

Награжден орденом Красной Звезды, орденом «Знак Почета», медалями «За оборону Москвы», «За боевые заслуги» и другими медалями.