Newsom uppfyller i och med det sitt löfte om att utse en svart kvinna om Feinsteins plats blir ledig.
Butler blir den första svarta tillika öppet homosexuella kvinnan som representerar Kalifornien i senaten.
– Ingen kan någonsin mäta sig med arvet efter senator Dianne Feinstein, men jag kommer att göra mitt bästa för att hedra hennes arv och ledarskap genom att arbeta för kvinnor och flickor, arbetare och fackföreningar, kämpande föräldrar och hela Kalifornien, sade hon.
Dianne Feinstein var med sina 90 år den äldsta sittande senatorn i USA:s kongress.