Figlio di un medico, dopo la laurea in giurisprudenza presso l'Università di Notre Dame (Indiana), Butterworth svolse la professione di giornalista nella natia South Bend e successivamente a Chicago, prima di dedicarsi definitivamente alla recitazione[1].
Specializzato in ruoli di caratterista, Butterworth si distinse interpretando personaggi comici dal tratto ingenuo e bonario, e generalmente di indole indecisa[1]. Uno dei suoi ruoli più memorabili fu quello del trombettista Eddie Dibble nel musical This Is the Army (1943). In alcune occasioni ottenne anche parti da protagonista, come nelle commedie Harrington faccia-di-bambino (1935) e We Went to College (1936).
La carriera di Butterworth fu tragicamente interrotta il 13 giugno 1946, quando egli rimase vittima di un incidente automobilistico. L'attore perse il controllo della sua auto mentre guidava sul Sunset Boulevard a Los Angeles. Morì durante il trasporto verso l'ospedale.
Per il suo contributo all'industria cinematografica, Butterworth ha una stella nella Hollywood Walk of Fame, situata al 7036 di Hollywood Boulevard.
