В 1608 году царский стольник Михаил Матвеевич Бутурлин вместе с некоторыми другими дворянами и стольниками перешёл из Москвы в Тушино на службу к Лжедмитрию II. В Тушинском лагере Михаил Бутурлин ревностно служил самозванцу. В 1610 году, когда самозванец вынужден был бежать из Тушина в Калугу, помогал ему в этом, заставил калужан принять Лжедмитрия.
Воевода Калуги окольничий Иван Иванович Годунов был по приказу самозванца сброшен с башни, но остался жив. Тогда его отвезли на середину Оки и кинули в воду, но Иван Годунов ухватился за борт, тогда Михаил Бутурлин отсёк ему руку, после чего окольничий утонул.
В том же году по приказу Лжедмитрия II Михаил Бутурлин вместе с другим тушинским воеводой Игнатием Михневым убил касимовского царя Ураз-Мухаммеда, обвиненного в измене самозванцу, за что впоследствии был убит татарами и сам Лжедмитрий II. Согласно летописцу, Михаил Бутурлин имел «дух неприязненный» и был «лют зело», т.е. был жестоким и злым человеком.
После смерти второго Лжедимитрия, когда Марина Мнишек объявила царем своего сына Ивана, Бутурлин с некоторыми другими тушинскими воеводами решили присягнуть тому царю, который утвердится в Москве, и овладели Калугой. Бутурлин вместе с бывшим "тушинцем" князем Дмитрием Трубецким в 1612 г. участвовал в освобождении Москвы от поляков в составе Второго ополчения.
Но при избрании на царство Михаила Романова его не было, он был отправлен в погоню за казацким атаманом Иваном Заруцким (также бывший "тушинец"), который взял и разграбил Переяславль-Рязанский, но был настигнут и разбит Бутурлиным.
В 1613 году Михаил Матвеевич Бутурлин был назначен вторым воеводой у князя Дмитрия Черкасского, который командовал русскими войсками, отправленными для борьбы с польско-казацкими отрядами оставшимися в пределах Русского государства. Царские воеводы выступили из столицы на Калугу, осажденную в это время противником, но поляки отступили в Вязьму и Дорогобуж, откуда также были войском Черкасского.
Далее Черкасский с Бутурлиным осадили город Белую, отбили сильную вылазку врага и в августе вынудили поляков сдаться. Царь наградил воевод золотыми и велел им идти под Смоленск, но Михаилу Бутурлину под Белой вырвало осколком ядра часть черепа, так что ему пришлось ехать на лечение в Москву. Несмотря на страшную рану после излечения он продолжил службу.
В июне 1617 г. он, уже как первый воевода, возглавил новую армию, посланную для освобождения Смоленска. В русской рати под Смоленском было мало провианта и боевых припасов. Михаил Бутурлин был вынужден очистить смоленские предместья и отступить к Белой. После чего он попал в опалу и лишился воеводской должности.
Когда польский королевич Владислав Ваза в 1618 году подступил к Москве, Михаил Бутурлин был одним из тех, кто защищал русскую столицу. Его имя упоминается в «Осадном списке 1618 г.» в числе других стольников, «расписанных по полкам» накануне подхода польских войск к Москве. После неудачного штурма Москвы войсками Речи Посполитой было заключено Деулинское перемирие, которое поставило точку в войнах вызванных Смутой в Русском государстве.
В 1622 году Михаил Матвеевич Бутурлин был назначен воеводой в Переяславль-Рязанский, а летом 1628 года царь назначил его главным воеводой в «украинный разряд». В 1630 году служил воеводой в Туле, затем находился при царском дворе до 1640 года, постоянно принимая участие в приёмах иностранных послов.
В 1640 году Михаил Матвеевич Бутурлин был вторично назначен воеводой в Тулу, потом опять находился при дворе. 29 марта 1646 года был пожалован в окольничие. В 1647 году Михаил Бутурлин в третий раз находился на воеводстве в Туле, после чего, до конца жизни, пробыл при царском дворе. Скончался в 1648 г., потомства не оставил.