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.
