Петербургский период. 
Общественная деятельность

Во время третьей поездки за границу в 1867—1868) годах Александр Бутлеров был избран профессором химии Петербургского университета. В представлении университету Дмитрий Иванович Менделеевподчеркивал оригинальность научного творчества Бутлерова: «Направление ученых трудов А. М. Бутлерова не составляет продолжения или развития идей его предшественников, но принадлежит ему самому. В химии существует бутлеровская школа, бутлеровское направление».

В январе 1869, закончив чтение курса и сдав кафедру и лабораторию Владимиру Васильевичу Марковникову, Александр Бутлеров переехал в Петербург. Вскоре он был избран экстраординарным (1871), а затем и ординарным (1874) академиком Петербургской АН. В петербургский период жизни Бутлеров продолжал экспериментальные работы, совершенствовал теорию химического строения (статья «Современное значение теории химического строения», 1879, и др.), много сил отдавал общественной жизни. Он активно участвовал в создании (1878) Высших женских курсов и организовал на курсах химические лаборатории, как член Вольного экономического общества энергично насаждал методы рационального пчеловодства (его брошюры «Пчела…» и «Как водить пчел» многократно переиздавались вплоть до 1930;х), в 1886 основал журнал «Русский пчеловодческий листок».

В 1880—1883 годах Александр Михайлович Бутлеров — президент Русского физико-химического общества. Большой резонанс имела его статья «Русская или только Императорская Академия наук в С.-Петербурге?», опубликованная в 1882 в газете «Русь» в связи с академическими выборами. На эти же годы пришлось и шокировавшее современников увлечение Бутлерова спиритизмом, с которым он впервые познакомился еще в 1854 в имении Аксаковых Абрамцево. Позднее он сблизился с Александром Николаевичем Аксаковым (двоюродным братом жены), выпускавшим спиритический журнал «Психические исследования» (в 1889 Аксаков издал «Сборник статей А. М. Бутлерова по медиумизму»). Несмотря на осуждение учеников и коллег, Бутлеров горячо и серьезно отстаивал свое увлечение.

В 1875 Бутлерову, после 25-летней службы, полагалась отставка, но Совет Петербургского университета дважды отодвигал этот срок на 5 лет. Последнюю лекцию Бутлеров прочитал 14 марта 1885.

Судьба Александра Михайловича Бутлерова как ученого сложилась удачно. Его работы при жизни получили полное признание и в России, и за рубежом, а без его научной школы (среди учеников — Владимир Васильевич Марковников, Александр Михайлович Зайцев, Алексей Евграфович Фаворский, Иван Лаврентьевич Кондаков) невозможно представить развитие химии в России.

Современники отмечали большое обаяние личности Бутлерова, его разностороннюю талантливость, широту взглядов и интересов, открытый, общительный характер, добродушие, деликатное и снисходительное отношение к ученикам.

Смолоду Бутлеров отличался крепким здоровьем и большой физической силой — кочерга, изогнутая им в виде буквы «б», долго хранилась в химической лаборатории в Казани. Но интенсивная научная работа и общественная деятельность подорвали силы Бутлерова — он неожиданно для окружающих скончался в своем имении.

Александр Бутлеров был похоронен в фамильной часовне на сельском кладбище несуществующей ныне деревни Бутлеровка, на берегу Камы. (Энциклопедия Кирилл и Мефодий).