Ikke fornøyd med laboratoriet, Boutan var en eventyrlig forsker. 21 år, i 1880, et år etter at han hadde tatt doktorgrad fra Universitetet i Paris, reiste han til Australia for å studere marupial embryologi. Noen få år etter det ble han forelesningsmester ved Lillehamns universitet. Han studerte marint liv i sørvestlige Frankrike, og i Rødehavet.
Det var i sørvestlige Frankrike at Boutan først begynte å forestille seg mulighetene for undervannsfotografering. Arago Laboratoriet ligger over bukten i Banyuls-sur-Mer, en liten fiskerlandsby nær den spanske grensen, som i århundrer hadde en sterk sidelinje i smugling. Arago ble åpnet i 1882 av Henri de Lacaze-Duthiers, en høyt respektert zoologist fra Universitetet i Paris, for studier av marinbiologi. (Det eksisterer fortsatt i dag, som Observatorie océanologique de Banyuls sur Mer). Boutans første dykk for å undersøke de bløtdyr som interesserte ham, fant sted der i 1886, men det var først etter at han kom til Lacaze-Duthiers i Paris fem år senere, da han begynte å forfine sine ideer om undervannsfotografering.
Opplevelsen av dykking synes å ha vært åpenbarende for Boutan. Han forteller senere: "Det var så vakkert og så rart at jeg ofte hadde lyst til å kunne skissere eller male scenen, for å kunne ta opp til overflaten en souvenir av det jeg hadde sett nedenfor." Boutan besluttet å fotografere disse "ubåtens landskap".
I begynnelsen av 1890-tallet hadde fotografering kommet langt siden Louis Jacques Mandé Daguerre introduserte sin eponymous daguerrotype til verden i 1839. Til tross for fremskrittene krever prosessen fortsatt glass- eller metallplater, kjemikalier og nøye beregnede eksponeringstider. I sin bok om emnet, La Photographie Sous-Marine og Les Progrés de la Photographie, Boutan tilbakekalte sin egen tvil: "Er et undervanns miljø uegnet til å ta gode bilder?"
Boutan var ikke den første til å eksperimentere med undervannsfotografering. I 1856 ropte engelsk advokat William Thompson ut i Weymouth Bay, Dorset, for å se hva han kunne oppnå med en våt kollodie glassplate kamera plassert inne i en spesiallaget treboks. Han senket boksen 18 fot i vannet, og trakk lukkeren med en lengde snor. Resultatet regnes som verdens første undersjøiske bilde, selv om det resulterende fotografiet bare viser mørke gråker.
Boutan visste at det var to store problemer å kjempe med under vannfotografering: trykk og lys. Så, som en god forsker, begynte han å eksperimentere.
Det første apparatet han konstruerte, ved hjelp av sin bror Auguste, ingeniør, var et detektivkamera (en liten, uoppsynelig stil for kameraet for tiden) i en vanntett kobberboks. En håndtak drev lukkeren og platene, og en gummibalong, koblet til boksen via et rør, klemte luft inn i esken når den gikk ned og vannet på oppbygget vann. Boutan prøvde først å bruke denne enheten i 1893, men han fant resultatene "jevnt overfylt".
Han fortsatte å eksperimentere, ved hjelp av et blått filter for å oppveie skyet, og flyttet til den nærliggende bukten Troc for bedre synlighet. Så, i 1896, prøvde han noe helt nytt: et kamera hvor platene ble forlatt ubeskyttet fra vannet. Han brukte spesielt lakkert tallerkener for å motvirke saltvannets effekt, men resultatene var, i Boutans ord, "middelmådige".
Så Boutan revidert sitt første apparat, med forbedringer. Han gjorde linsen astigmatisk for å ta hensyn til brytningen. Kassen som holdt kameraet var laget av jern, ikke kobber. Disse tilleggene ga noen komplikasjoner: Det tok tre menn å flytte enheten. Det nye objektivet kunne ikke fokuseres ved å peke det ned på sjøbunnen, så kameraet måtte senkes like under overflaten ved hjelp av en skive. Boutan plasserte en skifer som inneholdt skrive på en fast avstand fra linsen og justerte fokuset tilsvarende.
Om Boutan selv var nedsenket for å ta fotografiet (i en metallhjelmd dykkerdrakt) eller ikke helt avhengig av dybden. Hvis han dykket, ville han komme på plass og signalere, via et tau, for kapteinen å senke apparatet i tre deler: stativet, etterfulgt av selve esken, så en vekt for å stabilisere hele greia. En gang satt opp-Boutan beskrevet som en "rolig prosess" -Det signaliserte, via tauet, at kapteinen skulle starte timing av eksponeringen. Kapteinen ville da ta på tauet når tiden var oppe, Boutan kunne lukke lukkeren, og både han og hans innbrudd kunne komme tilbake til overflaten.
Ved andre anledninger senket Boutan ganske enkelt kameraet fra en båt og trakk lukkeren med en ledning, akkurat som Thompson hadde gjort i Weymouth Bay årtier før - men med en finjustering. "Da jeg begynte disse forsøkene, fant jeg ut at ganske tilfredsstillende bilder kunne tas på en dybde på fire fot, hvor dybde det er unødvendig for operatøren å dype seg selv," skrev han i 1889. "Ved hjelp av en metallrør som stiger fra observasjonsspeilet kunne jeg se fra overflaten det bildet jeg ønsket å ta. "Han hadde laget seg en undersjøisk søker.
Gjennom sine eksperimenter ble Boutan, som moderne undervannsfotografer, tvunget til å takle det kritiske lysproblemet. Han testet forskjellige åpninger, og sammen med elektrotekniker M. Chaufour opprettet det som i det vesentlige var en undersjøisk flashbulb fra en glassflaske med oksygen og en magnesiumtråd som kunne antennes med en strøm. Men det var uforutsigbart. Flasken kan eksplodere eller lyset kan bli skjult med damp eller skinne ujevnt.
Boutan søkte etter en annen lyskilde, og til slutt fant en lyskilde ham. En optisk produsent hadde produsert to teleskoper for å fotografere stjernene til 1900 Paris-utstillingen, og ønsket å inkludere bilder på havet i hans skjerm. Firmaets president skrev til Boutan og tilbød det han måtte trenge å lage en undervanns elektrisk lyskilde - med forbehold at noen fotografier Boutan tok ville bli brukt i utstillingsskjermen.
Med denne ettertraktede finansieringsrenten bygget Boutan to batteridrevne undervannsbue lamper som kunne brenne, nedsenket i en halv time, selv om det tok 70 timer for en dampmotor å lade dem. Boutan testet dem en måneløs natt i august 1899, og etter et annet misfornøyd resultat reposisjonerte han lamperne på hver side av kameraet og senket hele apparatet til 165 fot. Hans valg av emne var et nedsenket skilt som leser "Photographie Sous-Marine." Det tok en time å dra utstyret om bord, den totale vekten var mellom 1100 og 1320 pounds. Men det hadde vært verdt det. Til tross for dybden var bildet skarp og klar.
Gjennom sin ubarmhjertige eksperiment opprettet Boutan fotografier verden aldri hadde sett før. Han tok et undervanns selvportrett, kinnene hans komisk pustet med luft. Og han tok et portrett av en dykker, hans assistent, Joseph David, på en høst morgen i Troc-bukten, ved hjelp av sin tredje og siste undervannsanordning. Boutan trakk ledningen til lukkeren fra en båt 10 meter over.
Franskmannen var ansvarlig for mange førstegangsarbeidere, inkludert den første boken om undervannsfotografering, som ble utgitt på Paris Expositionstidspunktet i 1900. Hans studenter rapporterte ham til «havvolf». Men etter de siste forsøkene for utstillingen, tok ikke et annet undervannsfotografi. I 1929 trakk han seg tilbake til Tigzirt-sur-Mer, på Algerie-kysten og forlot sitt liv under vann bak. Eller gjorde han det? I sin avgang skrev han og malte undersjøiske veggmalerier.