Григорий Иванович Бутаков родился 27 сентября 1820 г. в Риге. Сын вице-адмирала И.Н. Бутакова, из дворянского рода, известного с XVII в. Образование получил в Морском кадетском корпусе и в январе 1835 г. благодаря блестящим успехам в учебе произведен в гардемарины. После плавания в Балтийском море в 1836–1837 гг. в декабре 1837 г. получил чин мичмана и назначен на Черноморский флот. Здесь его зачислили в 3-й флотский экипаж и назначили на линейный корабль «Силистрия» флаг-офицером к адмиралу М.П. Лазареву. За участие в высадке десанта 12–14 мая 1838 г. в районе Туапсе мичман Бутаков был награжден орденом Св. Анны 4-й степени, а за находчивость и храбрость, проявленные в бою с горцами 31 мая этого же года, — орденом Св. Станислава 4-й степени с мечами. Осенью, после окончания боевых действий в районе Туапсе—21 сентября 1838 г., — Бутаков получил назначение на шхуну «Ласточка». На этом судне Бутаков плавал до августа 1840 г. Затем около двух лет он служил на фрегате «Флора» под командованием В.И. Истомина. Осенью 1842 г. его назначили старшим офицером на шхуну «Вестник», которая готовилась к походу в Средиземное море. За четыре с половиной месяца плавания Бутаков побывал в Неаполе, Ливорно, на Мальте, в Риме. В апреле 1843 г. получил чин лейтенанта, продолжал плавать в Черном и Средиземном морях. Осенью 1846 г. Бутаков был назначен командиром тендера «Поспешный» (парусное судно водоизмещением до 200 т). Командование тендером было делом нелегким. «Такой куттер, а по нашему тендер, — писал в своей первой статье, напечатанной в “Морском сборнике”, Г.И. Бутаков, — должен быть боек, ловок и легок, как мысль: вечно готовый пуститься к указанной цели, обреченный на всегдашнюю деятельность, даже в минуты отдыха в море он обязан быть настороже и по первому знаку вспорхнуть, как птица. Разделавшись с портом, тендер выходит на рейд, но не для того, чтобы красоваться, как яхта, или ожидать посетителей, не стоять ради эффекта (его могут даже и не заметить), — а для того, чтобы быть готовым ежеминутно сорваться с цепи и лететь, куда толкнет его воля начальника». В 1847—1850 гг., командуя тендером «Поспешный», занимался гидрографическими работами и описанием русского побережья Черного моря. Это был очень тяжелый труд, требовавший огромного напряжения сил, так как тендеры — маленькие суда — не имели необходимого для выполнения описных работ оборудования. В течение трех лет, которые ушли на производство описи русского побережья Черного моря, Бутаков в совершенстве изучил все особенности своего судна. В сентябрьском номере «Морского сборника» за 1849 год в статье «Несколько слов о тендерах и управлении ими» Бутаков решает ряд весьма важных практических вопросов, касающихся устройства корабля и его маневренных качеств, организации службы и быта личного состава. Он подробно рассказывает о том, как можно добиться постановки парусов в 3—З½ минуты, т. е. в рекордно минимальный срок, как делать на тендере повороты в любую погоду, и о других своих наблюдениях. В начале лета 1850 г. было получено долгожданное разрешение на обследование берегов Малой Азии и Румелии. В конце августа 1850 г. тендеры «Поспешный» и «Скорый» (командир лейтенант И.А. Шестаков) и сопутствующие им турецкие бриги «Неир Зефер» и «Ахтер» направились из устья Дуная в Босфор. Опись берегов Черного моря была завершена. 10 сентября 1850 г. тендеры благополучно возвратились в Севастополь. За отличное выполнение описных работ их командиры были произведены в капитан-лейтенанты и награждены орденами Св. Анны 3-й степени, а по завершении составления лоции — бриллиантовыми перстнями. Составленная Бутаковым и Шестаковым «Лоция Черного моря с 36-ю литографированными планами портов» вышла в свет в 1851 г. и стала единственным пособием для плавания по Черному морю.
Впервые Бутаков появился в Англии в 1851 г., когда был командирован для перевода в Николаев закупленного буксирного парохода «Дунай», командиром которого он был назначен. Только к 17 сентября ему удалось провести на Темзе первое испытание «Дуная». Средний ход парохода был удовлетворительным — 10,5 узла, но Бутакова весьма беспокоило то обстоятельство, что судно имело большую осадку. Однако, несмотря на обнаруженные недостатки, ему было приказано немедленно принять «Дунай» и возвращаться на родину. 22 ноября 1851 г.
Бутаков привел пароход в Николаев. К этому времени относится изобретение Григорием Ивановичем компаса с наклонной стрелкой. Особенность устройства компаса Бутакова состояла в том, что в нем картушка в любых условиях сохраняла горизонтальное положение, а магнитная стрелка, связанная с ней, могла под воздействием сил земного магнетизма наклоняться. У такого компаса магнитная стрелка «рыскала» значительно меньше, а, следовательно, пользоваться им было гораздо удобнее. Спустя год — 3 декабря 1852 г. — он был назначен командиром пароходофрегата «Владимир», лучшего парового корабля Черноморского флота. В феврале — мае 1853 г. в составе чрезвычайного посольства находился в Константинополе.