Сын и внук священника. Закончил Кембриджский университет (1858). Увлёкся музыкой и рисованием. Порвав с отцом, в 1859—1864 годах жил в Новой Зеландии, разводил овец. Стал горячим приверженцем дарвинизма. Вернувшись в Англию, занялся литературой и живописью, жил отшельником. Путешествовал по Италии и Сицилии. Выставлял картины в Королевской Академии, писал об итальянском искусстве. Ни литературного, ни художнического успеха не имел, хотя его прозу высоко ценили Форстер и Шоу, а позднее Джойс, Лоуренс, Олдос Хаксли, Моэм, Джордж Оруэлл.
Автор утопических романов «Едгин ()» (1872, без имени автора; название — анаграмма слова нигде) и «Возвращение в Едгин ()» (1901), представляющих критическую пародию на общество Викторианской эпохи. Перевёл поэмы Гомера, выступал по гомеровскому и шекспировскому вопросу; в частности, он выдвинул гипотезу, что автором «Одиссеи» могла быть женщина (затем ее развил Роберт Грейвс).
Перу Батлера принадлежит чрезвычайно откровенный автобиографический роман «Путём всякой плоти», который был завершён автором в 1880-х годах, но по воле автора не был опубликован при его жизни и вышел в свет лишь в 1903 году.
В настоящее время произведения писателя относятся к классике английской литературы. Изданы также его записные книжки, переписка.