Родился в семье инженера-железнодорожника. Окончил Одесский медицинский институт (1956). Работал на кафедрах патофизиологии Одесского и Киевского мединститутов (1957—1971).
С 1972 года — в Институте геронтологии АМНУ. Исследует предупредительное действие разнообразных геропротекторов, полученных преимущественно из секреторных желез. Исследует возрастные предпосылки возникновения патологии, причины и механизмы нарушений иммунной системы во время старения.Директор Института генетической и регенеративной медицины НАМН Украины, заведующий отделом клеточных и тканевых технологий этого же института, заведующий лабораторией патофизиологии и иммунологии Института геронтологии НАМН Украины.Академик Геннадий Бутенко ныне возглавляет научно-исследовательский Институт генетической и репродуктивной медицины, цель которого — качественное совершенствование развития биотехнологий.