Недолгое пребывание в Петербурге после возвращения из Швеции оказалось счастливым Он познакомился с дочерью генерала Николая Александровича Безобразова, Ольгой. Любовь не обходит стороной никого. Свадьба состоялась не в самое удачное время, осенью началась Крымская война Но если выбирать для свадьбы время, да ещё и с учётом внешнеполитических обстоятельств, можно вообще никогда не жениться. К месту службы Алексея Ивановича молодые поехали вместе, ну а там вскоре пришлось расстаться. Бутакову предстояло принять участие в боевых действиях. Пока внимание великих держав было приковано к европейской части, где шла ожесточённая война, завершившаяся потом жестоким поражением России, на Дальнем Востоке бескровно, а в Средней Азии «малой кровью», как говаривал красный маршал Клим Ворошилов, русские войска заняли огромные территории Об этом забывают, когда говорят о поражении России в Крымской войне и скорбят о потерянных территориях в европейской части. Все эти потери — просто копейки по сравнению со сделанными без особого шума новыми приобретениями. В 1853 году Обручева сменил генерал Василий Алексеевич Перовский, который лично возглавил новый поход, на этот раз более удачный. У кокандцев захватили крепость Ак-Мечеть, переименовав её в форт Перовский (генерал особой скромностью не страдал). В результате последующих боёв захватили территорию вдоль нижнего течения Сырдарьи, где возвели несколько укреплений. Успех этих действий подкреплялся огнём и высадкой десанта с парохода, которым командовал Алексей Иванович Бутаков. За боевое отличие его наградили орденом Св. Анны 2-й степени.
Братья Алексея Ивановича, Григорий, Дмитрий и Владимир, воевали в Крыму. Брата Ивана носило ветрами по морям и океанам в экспедиции вице-адмирала Путятина Алексею довелось завоёвывать чужую землю, а не защищать свою. В 1854 году Бутаков командовал отрядом из 300 казаков и 50 башкир, доставляя из Оренбурга в Аральское укрепление обоз с семью разобранными железными гребными судами и прочим военным имуществом. Затем на него навалились обязанности по организации верфи, созданию порта — словом, можно загибать много пальцев, чтобы перечислить, чем он занимался в абсолютно необжитой местности и в условиях постоянной угрозы нападения. Письма он получал нерегулярно и редко. В 1855 году пришло горькое известие о смерти в симферопольском госпитале брата Дмитрия, смертельно раненного на бастионе
В 1856 году Бутаков возобновил исследования, на сей раз Сырдарьи, от устья до урочища Кум-Сухта.
Армейское командование планировало продвижение вдоль реки, где никак было не обойтись без моряков. Но кому неизвестно: не зная брода, не суйся в воду. Предварительно следовало изучить условия плавания по реке. 30 августа Алексею Ивановичу присвоили звание капитана 2-го ранга. Младший брат Григорий к тому времени стал контр-адмиралом Теперь у него, а не у Алексея была приставка к фамилии — Бутаков-1-й. Иван имел приставку 3-й. Стал контр-адмиралом и Геннадий Иванович Невельской. А вот у Алексея Ивановича продвижение в званиях двигалось черепашьими темпами. Одно дело быть на виду у начальства, а другое — совершать подвиги там, где тебя не видят. Правда, иногда бывают и такие начальники, что лучше от них быть подальше. Например, вице-адмирал Павел Иванович Сушёв славился своей строгостью. В бытность начальником 1-й флотской дивизии на вопрос командира брига «Казарский» Николая Потулова, почему он не получил положенной награды, вице-адмирал рявкнул: «Пока я жив, Вы не получите ничего!» На что Потулов, которому уже нечего было терять, ответил: «Не извольте беспокоиться, ваше превосходительство, я подожду». Смысл сказанного дошёл до Сушёва только после того, как нахальный капитан-лейтенант покинул адмиральскую каюту.