Яков Иванович Бутович родился в семье богатого дворянина коллежского секретаря Ивана Ильича Бутовича в имении Касперо-Николаевка Херсонской губернии. Отец неоднократно избирался уездным предводителем дворянства. Мать, Мария Егоровна, происходившая из дворянского рода Сонцовых, родила 13 детей, из которых выросло девять.

Первоначально Яков Иванович учился в одесской Ришельевской гимназии, но в 1897 году был определён в 4-й класс Полтавского кадетского корпуса. Окончил Николаевское кавалерийское училище и был произведён в корнеты. Служил в 17-м Волынском драгунском полку. За участие в Японской войне был награждён орденом Святого Станислава 3-й степени. После выхода в отставку в 1905 году обучался в ряде европейских университетов животноводству, уделяя наибольшее внимание коневодству.

В 1909 году приобрел имение Прилепы Тульской губернии, где восстановил известный с середины XIX века конезавод, принадлежавший Добрынину. Яков Иванович Бутович был организатором одного из лучших конезаводов страны, общественным деятелем своего времени, яростным защитником орловского рысака, коллекционером и создателем единственного в мире частного музея «Лошади», автором ряда трудов по племенному коневодству, издателем журнала «Рысак и скакун», одним из создателей декрета о племенном животноводстве, консультантом С. М. Будённого.

В 1918 году, как и все предприятия в России, Прилепский конный завод и музей были национализированы и переданы под управление Народного комиссариата земледелия. Яков Иванович Бутович был назначен членом Чрезвычайной комиссии по спасению племенного животноводства при Наркомземе РСФСР и внёс значительный вклад в сохранение ценнейшего поголовья лошадей в России. Во время Гражданской войны был консультантом С. М. Будённого.

В 1926 году Прилепский конный завод, считавшийся лучшим в стране, был ликвидирован, без объяснения причин. Большая часть лошадей была направлена на Хреновский и Успенский конные заводы. Музей был расформирован и его художественная коллекция впоследствии стала основой Музея коневодства в Москве.

В 1933 году Яков Иванович Бутович был арестован, обвинён по статьям уголовного кодекса и приговорён к 3 годам лишения права проживания в Московской, Ленинградской областях, районных и областных городах. В 1937 году был вновь арестован и приговорён к расстрелу. Приговор был приведён в исполнение 17 октября 1937 года. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 16 января 1989 года Яков Иванович Бутович был реабилитирован.