Omdat hij niet tevreden was met het laboratorium, was Boutan een avontuurlijke wetenschapper. Op 21-jarige leeftijd, in 1880, een jaar nadat hij zijn doctoraat in de wetenschap aan de Universiteit van Parijs ontving, reisde hij naar Australië om de embryologie van de buideldieren te bestuderen. Een paar jaar later werd hij docent aan de Universiteit van Lille. Hij bestudeerde het zeeleven in het zuidwesten van Frankrijk en in de Rode Zee.
In het zuidwesten van Frankrijk begon Boutan zich voor het eerst de mogelijkheden van onderwaterfotografie voor te stellen. Het Arago-laboratorium bevindt zich boven de baai in Banyuls-sur-Mer, een klein vissersdorpje dicht bij de Spaanse grens, dat al eeuwenlang een sterke nevenactiviteit had bij het smokkelen. Arago werd in 1882 geopend door Henri de Lacaze-Duthiers, een zeer gerespecteerde zoöloog van de Universiteit van Parijs, voor de studie van de mariene biologie. (Het bestaat nog steeds, zoals de Observatorie océanologique de Banyuls sur Mer). Boutan's eerste duik om de weekdieren te bekijken die hem zo interesseerden, vond daar plaats in 1886, maar pas nadat hij vijf jaar later lid werd van Lacaze-Duthiers in Parijs, begon hij zijn ideeën over onderwaterfotografie te verfijnen..
De ervaring met duiken lijkt voor Boutan onthutsend te zijn geweest. Later vertelde hij: "Het was allemaal zo mooi en zo vreemd dat ik vaak vond dat ik ernaar verlangde om de scène te kunnen schetsen of schilderen, om een souvenir van wat ik hieronder had gezien naar de oppervlakte te brengen." Boutan besloot om deze 'onderzeese landschappen' te fotograferen.
Tegen het begin van de jaren 1890 had fotografie een lange weg afgelegd sinds Louis Jacques Mandé Daguerre zijn gelijknamige daguerrotype in 1839 aan de wereld introduceerde. Ondanks de vooruitgang vereiste het proces nog steeds glazen of metalen platen, chemicaliën en zorgvuldig berekende belichtingstijden. In zijn boek over het onderwerp, La Photographie Sous-marine et Les Progrés de la Photographie, Boutan herinnerde zich zijn eigen twijfels: "Is een onderwateromgeving niet geschikt om goede foto's te maken?"
Boutan was niet de eerste die met onderwaterfotografie experimenteerde. In 1856 roeide de Engelse notaris William Thompson in Weymouth Bay, Dorset, om te zien wat hij kon bereiken met een natte glazen camera met collatieplaat die zich in een speciaal gemaakte houten kist bevond. Hij liet de kist 18 voet in het water zakken en trok met een stuk touw de sluiter dicht. Het resultaat wordt beschouwd als het eerste onderwaterbeeld ter wereld, hoewel de resulterende foto slechts troebele grijzen toont.
Boutan wist dat dit twee belangrijke problemen waren om mee te maken in onderwaterfotografie: druk en licht. Dus, zoals elke goede wetenschapper, begon hij te experimenteren.
Het eerste apparaat dat hij ontwierp, met de hulp van zijn broer Auguste, een ingenieur, was een detectivecamera (een kleine onopvallende camerastijl voor die tijd) in een waterdichte koperen doos. Een hendel bediend het luik en de platen, en een rubberen ballon, gekoppeld aan de doos via een buis, persen lucht in de doos terwijl deze afdaalde en de druk van het water opgebouwd. Boutan probeerde dit apparaat voor het eerst te gebruiken in 1893, maar hij vond de resultaten 'uniform verduisterd'.
Hij bleef experimenteren, met behulp van een blauw filter om de bewolking te compenseren, en verhuisde naar de naburige baai van Troc voor een betere zichtbaarheid. Toen, in 1896, probeerde hij iets geheel nieuws: een camera waarin de platen onbeschermd van het water werden achtergelaten. Hij gebruikte speciaal gelakte platen om het effect van het zoute water tegen te gaan, maar de resultaten waren, in de woorden van Boutan, "matig".
Dus Boutan revisited zijn eerste apparaat, met verbeteringen. Hij maakte de lens astigmatisch om rekening te houden met breking. De doos waar de camera op zat, was gemaakt van ijzer en niet van koper. Deze toevoegingen brachten enkele complicaties met zich mee: er waren drie mannen nodig om het apparaat te verplaatsen. De nieuwe lens kon niet worden gefocust door hem naar de zeebodem te richten, dus moest de camera net onder het oppervlak worden neergelaten met behulp van een katrol. Boutan plaatste een lei met schrijven op een vaste afstand van de lens en stelde de focus dienovereenkomstig in.
Of Boutan zelf ondergedompeld was om de foto te nemen (in een met metaal gehelmd duikpak) of niet helemaal afhankelijk was van diepte. Als hij aan het duiken was, zou hij in positie komen en via een touw aangeven dat de kapitein het apparaat zou laten zakken, in drie delen: de standaard, gevolgd door de doos zelf, dan een gewicht om het geheel te stabiliseren. Eenmaal opgezet - Boutan beschreven als een "ontspannen proces" - hij signaleerde via het touw dat de kapitein de belichting moest gaan timen. De kapitein zou dan aan het touw trekken als de tijd om was, Boutan kon de sluiter sluiten en zowel hij als zijn ding konden terugkeren naar de oppervlakte.
Bij andere gelegenheden liet Boutan gewoon de camera zakken vanaf een boot en trok de sluiter met een koord, net zoals Thompson tientallen jaren eerder in Weymouth Bay had gedaan, maar met een tweak. "Toen ik aan deze experimenten begon, ontdekte ik dat redelijk bevredigende foto's konden worden gemaakt op een diepte van vier voet, op welke diepte de operator zich niet hoeft te onderdompelen", schreef hij in 1889. "Door middel van een metalen buis stijgt van de richtspiegel kon ik aan de oppervlakte de foto zien die ik wilde nemen. "Hij had zichzelf een onderwaterzoeker gemaakt.
Gedurende zijn experimenten was Boutan, net als moderne onderwaterfotografen, gedwongen om het kritieke probleem van licht aan te pakken. Hij testte verschillende openingen en samen met elektrisch ingenieur M. Chaufour creëerde hij in wezen een onderwaterflitslampje uit een glazen fles met zuurstof en een magnesiumdraad die met een stroom zou kunnen worden ontstoken. Maar het was onvoorspelbaar. De fles kan exploderen of het licht kan worden verdoezeld met damp of ongelijk schijnen.
Boutan zocht naar een andere lichtbron en uiteindelijk vond een lichtbron hem. Een optische fabrikant had twee telescopen geproduceerd om de sterren te fotograferen voor de expositie van 1900 in Parijs, en wilde in zijn display beelden van de oceaan opnemen. De president van het bedrijf schreef aan Boutan en bood alles aan wat hij nodig zou hebben om een elektrische onderwaterlichtbron te maken - met dien verstande dat alle foto's die Boutan nam zouden worden gebruikt in het tentoonstellingsdisplay.
Met deze broodnodige financieringsronde bouwde Boutan twee batterij-aangedreven onderwaterbooglampen die een half uur konden branden, ondergedompeld, hoewel het 70 uur kostte voor een stoommachine om ze op te laden. Boutan testte ze in augustus 1899 een maanloze nacht en na een ander onbevredigend resultaat veranderde hij de lampen aan weerszijden van de camera en verlaagde het hele apparaat tot 165 voet. Zijn onderwerpkeuze was een verzonken bord met de tekst "Photographie Sous-Marine". Het duurde een uur om de apparatuur weer aan boord te halen, waarvan het totale gewicht tussen 1.100 en 1.320 pond lag. Maar het was het waard geweest. Ondanks de diepte was het beeld scherp en duidelijk.
Door zijn meedogenloze experimenten creëerde Boutan foto's die de wereld nog nooit had gezien. Hij nam een onderwater zelfportret, zijn wangen kwamen luchtig vol. En hij nam een portret van een duiker, zijn assistent, Joseph David, op een herfstochtend in de baai van Troc, met behulp van zijn derde en laatste onderwaterapparaat. Boutan trok het koord voor de sluiter van een boot 10 voet boven.
De Fransman was verantwoordelijk voor vele primeurs, waaronder het eerste boek over onderwaterfotografie, dat werd gepubliceerd ten tijde van de Parijse expositie in 1900. Zijn studenten noemden hem naar verluidt de 'zeewolf'. Maar na die laatste experimenten voor de expositie, hij nam geen andere onderwaterfoto. In 1929 trok hij zich terug naar Tigzirt-sur-Mer aan de Algerijnse kust en liet zijn leven achter zich. Of deed hij dat? In zijn pensioen schreef hij - en schilderde onderzeese muurschilderingen.