Окончил Казанский университет (1882), ученик И. А. Бодуэна де Куртенэ. Преподавал в Петербургском университете (с 1885), профессор (с 1908); ректор Высших женских курсов. В 1919 г. был (с санкции В. И. Ленина) арестован ЧК как видный кадет, но благодаря хлопотам ряда тогда ещё относительно влиятельных представителей интеллигенции вскоре освобождён.
Булич, работавший в основном в Петербурге, считается одним из наиболее значительных представителей казанской лингвистической школы. Один из пионеров изучения Индии в России и один из основоположников (наряду с В. А. Богородицким) экспериментально-фонетических исследований; инициатор создания эксперимантально-фонетического кабинета при университете и его первый руководитель (1899). Автор нескольких популярных учебников (в том числе «Введения в языкознание» и «Введения в сравнительное изучение индоевропейских языков»). Был широко известен его «Очерк истории языкознания в России» (1904), за который Буличу была присуждена докторская степень.
Буличу принадлежат также музыкальные сочинения и исследования по истории музыки у славянских и финно-угорских народов. Один из организаторов факультета музыки Института истории искусств в Петрограде, декан факультета (с 1920).
Автор статей в энциклопедии Брокгауза и Ефрона.