Преемником ОленинаНиколай I назначил Д. П. Бутурлина (1790-1849), сенатора, тайного советника, члена Государственного Совета. В прошлом — боевой офицер русской армии, участник многих ее походов и сражений, Бутурлин занимался также военной историей. Но в памяти потомков сохранились не столько известия об его исторических трудах или ратных подвигах, отмеченных орденами и почетным оружием, сколько печальная память о нем как о верховном цензоре России, ставшем символом наступившей в сороковые годы эпохи цензурного террора. «На сцену выступает Бутурлин с ненавистью к слову, мысли и свободе, проповедью безграничного послушания, молчания, дисциплины», — вспоминал это время известный литературный критик П. В. Анненков. Бутурлин был членом, затем — председателем негласного комитета, учрежденного Николаем I в 1848 году «для высшего надзора за духом и направлением печатаемых в России произведений» (так называемый «Комитет 2 апреля», или Бутурлинский комитет). Подвергая пристрастному просмотру то, что уже прошло сквозь цензурное сито, Бутурлин проявлял в изобретении предлогов для наказания такую рьяность и энергию, что, по словам цензора Никитенко, становилось «невозможным что бы то ни было писать и печатать». Он был способен, кажется, подвергнуть цензуре текст Евангелия. Помешала лишь известность этого произведения.
В то же время действия Бутурлина в качестве директора Публичной библиотеки (1843-1849) получили не столь однозначную оценку, хотя и здесь больше преобладали негативные суждения. Библиотекарей и публику прежде всего отталкивали свойственная ему «сухая важность обращения», жесткая привычка к беспрекословному послушанию, склонность к отдаче приказов и выговоров. По словам В. В. Стасова, Библиотека при Бутурлине «превращалась в нечто вроде цейхгауза, где каждый мундир должен быть под номером». Со Стасовым был вполне солидарен принятый на службу в помощь Крылову и получивший от него первые уроки библиографии И. П. Быстров. Не желая, по его словам, играть роль Молчалина, он уволился из Библиотеки. Не став опротестовывать свое явно несправедливое увольнение, ушел и Востоков. «Шершавый деспот», как называл Бутурлина Стасов, действовал так, что от прежнего благодушия времен Оленина не осталось и следа.
Однако при всей чрезвычайности и неординарности принятых Бутурлиным мер, следует признать, что некоторые из них были продиктованы состоянием Библиотеки (огромные массивы неразобранных книг и рукописей, отсутствие на них описей и каталогов, неразбериха в распределении обязанностей и ответственности, несоблюдение служебного распорядка и часов присутствия в библиотеке). При Бутурлине появился первый каталог отдела манускриптов. Работавший в Библиотеке с 1844 года А. Ф. Бычков составил признанный учеными образцовым инвентарь церковно-славянских и русских рукописей. Была продолжена каталогизация книг в Русском отделении и отделении книг по истории. Заметно продвинулось вперед описание коллекции эстампов, ее устройство. В залах, где размещались фонды, появились ответственные хранители, был наведен относительный порядок в расположении книг. Бутурлин обязал всех сотрудников неукоснительно соблюдать закрепленные за каждым обязанности, а также ввел в Библиотеке первые опытные нормы описания изданий, взяв за их основу урок, который он сам мог выполнить за день. Но от того, что он превратил всех библиотекарей, по выражению В. И. Собольщикова, в «писарей», накладок и курьезов меньше не становилось. Нравы николаевской канцелярии приживались в Библиотеке не без внутреннего сопротивления.
К заслугам Бутурлина также можно отнести передачу Публичной библиотеке в 1845 г. Румянцевского музеума, который впоследствии был переведен под управлением В. Ф. Одоевского в Москву для организации первой общественной библиотеки.
В деле обслуживания читателей и гостей Библиотеки проводились различные мероприятия. Например, был сокращен доступ посетителей «для праздного досмотра», введены ряд ограничений для читателей, в частности, изменились часы работы читального зала: если ранее он работал с 10 часов утра до 9 часов вечера, то из-за угрозы возникновения пожара в вечернее время стал работать до наступления сумерек (использование ламп было запрещено). Однако, сам читальный зал стал работать ежедневно, в том числе и в воскресенье, вместо трех раз в неделю, как это было раньше. Читателю выдавался билет на текущий год, по истечении которого его следовало возобновлять, уменьшилась, а потом и вовсе прекратилась выписка новых иностранных газет и журналов (после событий 1848 года Бутурлин предпочел «закрыть ставнем» европейское «окошко»). Известный экономист и общественный деятель В. В. Берви-Флеровский обвинил Бутурлина в умышленном запущении отдела социальных и юридических наук, в создании некомфортных условий работы в Библиотеке. Не придавало репутации Библиотеки положительного веса и совмещение в лице Бутурлина обязанностей гонителя печати и руководителя просветительного учреждения.