Сын и внук священника. Учился в Шрусбери-скул, затем в Сент-Джонс-колледже Кембриджского университета, который окончил в 1858. Увлёкся музыкой и рисованием. Окончив университет, принял духовный сан, но затем от карьеры священника отказался. В 1859 эмигрировал в Новую Зеландию, где занялся разведением овец и пропагандой в местных газетах идей Ч. Дарвина. Успешно занимаясь овцеводством, Батлер удвоил свой капитал и в 1864 вернулся в Англию. 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.
Автор утопических романов «Едгин» (1872, без имени автора; название — анаграмма слова нигде) и «Возвращение в Едгин» (1901), представляющих пародию на викторианские нравы. 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. Умер 18 июня 1902 в Лондоне.
В настоящее время произведения писателя относятся к классике английской литературы. Изданы также его записные книжки, переписка.