Dzimis Tolstoju ģimenē, bērnībā bija viens no Aleksandra II rotaļu biedriem. Dzīves laikā daudz ceļoja pa Eiropu. Darbojās valsts dienestā. Piedalījās Krimas karā. Dzīves otraja pusē apmetās Čerņigovas guberņā (mūsdienās Brjanskas apgabalā), kur miris, iespējams, nejauši, noindējoties ar morfīna devu.
Kā rakstmieks pazīstams ar saviem vēsturiskajiem un satīriskajiem darbiem. Viens no Kozjmas Prutkova autoriem. Pazīstami ir arī Tolstoja dzejoļi, no kuriem Средь шумного бала, случайно…, Čaikovska komponēts, kļuvusi par pazīstamu romanci.
Vairākkārt viesojies Latvijā - savu radu Žemčužņikovu īpašumos Loboržos un Runtortā.