Основной службой для М. П. Боткина можно назвать работу в Императорской Академии художеств. В 1863 году он стал академиком, в 1879 году сверхштатным членом Совета академии, в 1893 году действительным членом Совета академии, а в 1912 году – почётным членом Императорской Академии художеств. Одним из самых значимых результатов службы была работа распорядителем Московской художественно-промышленной выставки в 1882 году и издание её каталога. В 1900–1914 годах М. П. Боткин был директором Художественно-промышленного музея имени Д. В. Григоровича Императорского Общества поощрения художеств (ИОПХ). Также Михаил Петрович занимал ряд должностей в археологических обществах: в 1869 году он стал членом Германского Археологического института в Риме, в 1881 году – действительным членом Императорского Русского археологического общества, с 1888 года – членом Императорской Археологической комиссии. В 1896 году М. П. Боткин был избран в члены совета Центрального училища технического рисования барона А. Л