odkrył on męski odpowiednik, androsteron.

W 1933 ówczesna Wyższa Szkoła Techniczna Wolnego Miasta Gdańska (), obecnie Politechnika Gdańska, powierzyła mu jego pierwszy ordynariat, co oznaczało kierownictwo Katedry Chemii Organicznej połączone ze stanowiskiem profesora zwyczajnego. Tu kontynuując swoje badania nad hormonami wyodrębnił z tysięcy litrów moczu kolejne hormony płciowe. W 1934 r. odkrył progesteron, rok później testosteron (niezależnie od niego w tym samym czasie dokonał tego Ružička). Następnie w drodze syntezy chemicznej uzyskał estrogen oraz testosteron. Za swoje odkrycia został uhonorowany przez komitet noblowski.

W 1935 Uniwersytet Harvarda zaproponował mu stanowisko profesora, które odrzucił. W 1936 r. Towarzystwo Cesarza Wilhelma powierzyło mu kierowanie Instytutem Biochemii w Berlinie, gdzie był profesorem do 1960 r. W latach 1960–1972 był prezesem Towarzystwa Maxa Plancka (wcześniejsza nazwa – Towarzystwo Cesarza Wilhelma), a później jego prezesem honorowym. Po wojnie Butenandt kontynuował swoje badania nad hormonami, odkrywając w 1954 r. pierwszy hormon wydzielany przez owady, ekdyzon. Jego obecność warunkuje przekształcenie gąsienicy w postać dorosłą – motyla. W 1959 r. odkrył pierwszy feromon – bombykol, hormon używany przez owady jako atraktant płciowy.