Tolstoj je bil rojen 9. septembra 1828 v mestu Jasna Poljana v nekdanji pokrajini Tula v plemiško družino. Tolstojeva starša sta umrla, ko je bil še otrok, skrb zanj so nato prevzeli sorodniki. Prav izguba staršev v rosni mladosti naj bi Tolstoja spodbudila k razmišljanjem o življenju, smrti in sreči.
Pri 16 letih so ga poslali na univerzo študirat jezike in pravo, vendar jo je zapustil, ne da bi šolanje končal, saj ga je študij dolgočasil. Kot mladenič se je pogosto zaljubljal in menjal ženske, tudi sicer pa je bilo njegovo življenje zaznamovano s številnimi ljubezenskimi zvezami. Od leta 1851 je bil v vojski in se je kot častnik udeležil bojev na Kavkazu in krimske vojne, od leta 1857 dalje pa je veliko potoval po zahodni Evropi.
Prvo priznanje je kot avtor doživel, ko je med letoma 1852 in 1857 izdal avtobiografsko trilogijo Detinstvo, Deštvo, Mladost, ki je v slovenščini izšla z različnimi naslovi, ter Sevastopolske povesti (1855). Na njegovo ustvarjanje so zelo vplivala dela Jeana-Jacquesa Rousseauja. Pod vplivom njegovih idej je ustvarjal z izrazito moralistično in didaktično tendenco. Njegova najbolj znana dela so sicer Vojna in mir, ki jo je pisal kar sedem let, ter Ana Karenina.
Še danes Tolstoj, ki je bil zelo priznan že za časa življenja, velja za enega največjih svetovnih romanopiscev ter za zelo zanimivega filozofa. Je najpomembnejši predstavnik ruskega objektivnega realizma, za katerega so značilni orisi sodobne in polpretekle ruske družbe, zgodovinskih dogajanj, narave, moralnih problemov in individualnih usod. Z močno psihološko analizo svojih likov je izročilu objektivnega realizma pridružil še močne prvine psihološke realistične smeri.
Leta 1862 se je poročil s Sofijo Andrejevno Behrs, ki je imela zelo pomembno vlogo pri njegovem pisateljevanju. Med drugim je denimo kar sedemkrat prepisala Vojno in mir. To delo sicer v Rusiji velja za nacionalno epopejo, zaradi pomena, ki je v njem namenil ruskemu narodu in državi. Njegovo drugo največje delo Ana Karenina pa prinaša mogočno podobo ruske aristokratske družbe v drugi polovici 19. stoletja.
Med drugim je bil Tolstoj izjemno socialno naravnan in se je zavzemal za pomoč revnim, za nenasilje in bratstvo. V poznih letih je skušal živeti in delovati v skladu s pravili prvotnega krščanstva, tako da so ga leta 1901 celo izključili iz pravoslavne cerkve. To spreobrnitev je pisatelj opisal v delu Izpovedi.
Po izobčenju iz pravoslavne cerkve je utemeljil tolstojanstvo. Zaradi svojih prepričanj je doživel veliko nasprotovanj, predvsem zaradi želje, da bi razdal svoje premoženje. Ko so razmere postale nevzdržne, je skrivaj zapustil svoje posestvo. Na poti v samostan je zbolel za pljučnico in umrl 20. novembra 1910 na železniški postaji v Astapovem.
V začetku lanskega leta so se Tolstoju poklonili v Cankarjevem domu s festivalom Tolstoj, iskalec resnice. Osrednji dogodek je bila koprodukcijska predstava Vojna in mir, nastala v sodelovanju z ljubljansko Dramo in Mestnim gledališčem ljubljanskim v režiji Silvija Purcareteja.