— Годы экстраординатуры Бутлерова посвящены не только его педагогической, но и научно-исследовательской деятельности. В эти годы он проводит и публикует экспериментальные работы «Об отношении слабого раствора сулемы к известковой воде», «Об отношении монохлоргидрата скипидара к спирту, при нагревании», «О действии йодистого фосфора на маннит».
1857–1858
— Первая поездка Бутлерова за границу и выступление Бутлерова в начале марта 1858 года на собрании Парижского химического общества с докладом о типе метана, в котором он определяет нарождающуюся новую теорию, как теорию химического строения, или «структуры».
1858, 11 апреля
— Бутлеров утверждается в звании ординарного профессора, согласно избранию совета университета в марте 1857 года.
1859
— Реорганизация химической лаборатории под руководством Бутлерова в Казани.
1860
— Бутлеров открывает уротропин.
1860
— Бутлеров заводит пчел в своем имении.
1860, 4 февраля
— Бутлеров назначается ректором Казанского университета.
1861
— Бутлеров приготовляет впервые искусственное сахаристое вещество — метиленитан.
1861, в апреле
— Бутлеров оставляет ректорство и летом совершает вторую поездку за границу.
1861, 19 сентября
— В химической секции 36-го съезда немецких врачей и естествоиспытателей, состоявшемся в г. Шпейере, А. М. Бутлеров делает доклад под названием «Нечто о химическом строении тел».
1862
— В «Ученых записках Казанского университета» опубликованы статьи Бутлерова «О химическом строении веществ», «О сродстве многоатомных паев», «Об аминах» и его отчет о поездке за границу летом 1861 года.
1862
— Восстановление в университетах права избрания ректора и избрание ректором Бутлерова.
1863, 20 июля
— увольнение Бутлерова от должности ректора.
1863
— Открытие первого простейшего третичного спирта и синтез других третичных спиртов. Публикация работы «О различных способах объяснения некоторых случаев изомерии».
1864
— Рождение сына Владимира.
1864
— Выход в свет первых выпусков книги «Введение к полному изучению органической химии» в Казани.
1867–1868
— Третья поездка за границу.
1867
— Выход в свет «Введения к полному изучению органической химии» на немецком языке.
1868
— В начале мая совет Петербургского университета избирает Бутлерова, по представлению Д. И. Менделеева, на кафедру химии.
1869, 22 февраля
— Совет Казанского университета избирает Бутлерова своим почетным членом.
1869, 23 января
— Бутлеров прочел свою первую лекцию в Петербургском университете.
1869
— Устройство лаборатории в Петербургском университете.
1869
— Бутлеров вступает в члены Русского химического общества.
1870
— Бутлеров принимает участие в организации Петербургских и Владимирских женских курсов, где начинает чтение лекций по химии.
1870
— Бутлеров избирается адъюнктом Академии наук.
1870, 9 октября
— Бутлеров, Менделеев, Зинин и Энгельгардт публикуют в «Петербургер цейтунг» протест против националистических выступлений немецких химиков. Бутлеров прекращает печатание своих работ в немецких журналах.
1871, 25 ноября
— Бутлеров выступает в Вольном экономическом обществе с докладом «О мерах к распространению в России рационального пчеловодства» и избирается в том же заседании в «неплатящие» члены общества.
1871
— Бутлеров избирается экстраординарным членом Академии наук.
1871
— Первое столкновение Бутлерова с реакционной партией в Академии наук.
1871
— Выход в свет первого издания популярной книги Бутлерова «Пчела, ее жизнь и правила толкового пчеловодства».
1872
— Столкновение с реакционной партией в Академии по поводу присуждения «премии К. М. Бэра» дерптскому ботанику Руссову, а не И. И. Мечникову.
1874
— Бутлеров избирается ординарным академиком.
1874
— Первая попытка Бутлерова и Зинина провести в Академию Д. И. Менделеева.
1875
— Столкновение с реакционной партией в Академии в связи с выборами А. В. Гадолина.
1876
— Бутлеров сообщает Варшавскому съезду о своей капитальной работе об изодибутилене, опубликованной с добавлениями в «Журнале Русского химического общества» в 1877 году.
1879, 17 апреля
— Выступление в общем собрании Русского химического общества с докладом «Современное значение теории химического строения».
1879
— Столкновение с реакционной партией в Академии в связи с забаллотированием ее кандидата Шредера.
1879
— Исполнилось двадцать пять лет профессуры Бутлерова.
1879
— Бутлеров избирается президентом Русского химического общества.
1880, 4 апреля
— Бутлеров прочел последнюю лекцию перед уходом в отставку.
1880, 6 мая
— Ученый совет университета переизбирает Бутлерова на новое пятилетие и обращается к нему с просьбой не оставлять университета.
1880
— Смерть H. H. Зинина. Химическая лаборатория Академии наук переходит к Бутлерову.