Еще в молодости будущему академику поставили диагноз «злокачественная гипертоническая болезнь». Когда Бутейко оканчивал 1-й Московский медицинский институт, врачи были уверены, что жить ему осталось не больше двух лет. В то время Бутейко работал ординатором и в одно из дежурств заметил у молодого пациента-астматика симптомы, схожие с его собственными. Юный доктор заставил больного дышать глубоко и тот едва не потерял сознание. Тогда Бутейко предложил, наоборот, задерживать дыхание, что немедленно облегчило приступ.

Это навело Бутейко на мысль, что причиной астмы и гипертонии может быть глубокое дыхание. Вскоре он доказал это на собственном примере: достигавшее 300 мм систолическое давление («верхний» показатель) благодаря уменьшению дыхания пришло к нормальному значению — 120 мм.

Первая реакция столичной профессуры на новаторскую идею Бутейко была прохладной. Но руководитель Сибирского отделения Академии наук академик Михаил Лаврентьев заметил молодого ученого, пригласил его в новосибирский Академгородок и помог в организации лаборатории для научного обоснования метода.

В 1962 году Бутейко доложил о первых результатах научных изысканий, а в начале 1968-го Минздрав одобрил клинические испытания метода в специализированной клинике в Ленинграде. В итоге Бутейко и его сотрудникам удалось за месяц вылечить 46 астматиков. Впечатляющие результаты не помешали медицинским чиновникам в августе 1968 года без объяснения причин закрыть лабораторию. Помещение было разгромлено, аппаратура разбита, персонал распущен. Профессор Бутейко в буквальном смысле слова оказался на улице, а его имя запретили упоминать в прессе.

Спустя 30 лет о профессоре и его методе вновь заговорили, стали писать, сняли несколько фильмов. Его признали не только в России, но и за рубежом. Так, на аудиенции у принца Чарльза Бутейко показал, как двухминутное дыхательное упражнение может устранить симптомы аллергического ринита. Демонстрация произвела на принца впечатление, и он пообещал поддержку во внедрении метода. Сегодня метод Бутейко используют в Британии, Новой Зеландии, Австралии.

Бутейко утверждал, что организм человека рассчитан на 200 лет жизни, и, наладив дыхание и питание, любой человек может стать долгожителем. Причину неправильного дыхания Бутейко видел в мясной пище и считал вегетарианство идеальной диетой. Несколько раз в год Бутейко голодал по 10–15 дней, а самое долгое его голодание длилось 50 дней.

С начала 90-х годов в Москве работает кооператив «Дыхание», позднее переименованный в Клинику Бутейко, в которой пациентов обучают методу оздоровительного дыхания.