Портрет М.Д. Бутурлина был исполнен Антроповым в Москве, где он участвовал в оформлении торжеств в связи с коронацией Екатерины II. Незадолго до этого художник был назначен надзирателем за живописцами и иконописцами в Синоде, что говорит о его популярности. На конец 1750-х – первую половину 1760-х годов приходится расцвет портретного творчества Антропова. Именно в этот период им были созданы наиболее известные камерные портреты: статс-дамы А.М. Измайловой (1759), княгини Т.А. Трубецкой (1761), парные изображения неизвестных (1760-е).

Портрет М.Д. Бутурлина решен также в рамках камерного портрета – поясного изображения небольшого размера. Персонаж представлен на полотне в форме офицера одного из гвардейских пехотных полков: зеленом мундире с золотым галуном, нагрудным офицерским знаком и треуголкой. Композиция предельно проста – фигура дана в трехчетвертном повороте влево с отведенной в сторону рукой, лицо обращено к зрителю. С большой наблюдательностью художник передает особенности внешнего облика молодого человека: свежее лицо, красивые карие глаза, крепко сжатые губы, складочку на переносице. Лаконичности композиционного решения соответствует выразительный колорит, построенный на сочетании насыщенного зеленого с золотом и светло-охристым тоном.

В портрете, помимо завоеваний светского искусства середины ХVIII века, сохранились традиции парсунной живописи. Это сказалось в застылости фигуры, резко очерченных границах силуэта и темного, густого фона, а также локальности насыщенного цвета. Образный строй портрета не отличается передачей сложных душевных движений. Для него характерны удивительная завершенность и своеобразная гармония. Свойственное художнику жизненно-правдивое восприятие образа человека явилось своеобразным эталоном русского портрета середины ХVIII века, от которого могли отталкиваться мастера нового поколения.

Портрет Михаила Дмитриевича Бутурлина был написан Антроповым вместе с изображениями его родственников – родителей Дмитрия Ивановича и Анны Васильевны (1763) и жены Елены Францевны (1763, Государственный Исторический музей), составляющими семейную серию. Происходит картина из собрания потомка Бутурлиных.