Buthiers est une commune qui doit son intérêt à sa position dans un ensemble écologique majeur du sud de l'Île-de-France. Elle repose sur la haute vallée de l'Essonne, un cours d'eau qui façonne ici des milieux humides remarquables, issus de l'évolution de bas marais alcalins. Ces milieux constituent un ensemble d'importance capitale pour le bassin parisien.
Ce territoire appartient au Parc naturel régional du Gâtinais français, créé en 1999. Ce parc s'étend sur plus de 75 000 hectares et forme un maillon essentiel du réseau écologique du sud francilien, notamment pour la circulation de la grande faune et la préservation des espaces naturels ouverts. Buthiers se trouve aussi dans la réserve de biosphère Fontainebleau et Gâtinais, un espace protégé depuis 1998 qui couvre 150 000 hectares et regroupe trois grands ensembles: une région agricole à l'ouest, la forêt de Fontainebleau au centre, et le Val de Seine à l'est.
La gestion de ces espaces obéit à une logique européenne de protection. La haute vallée de l'Essonne à Buthiers figure au réseau Natura 2000, un réseau écologique qui engage les États à maintenir en bon état les habitats et les espèces qu'ils abritent. Ces bas marais alcalins, qui donnent au paysage sa singularité, sont le fruit d'une longue évolution naturelle et restent des refuges de biodiversité.