托尔斯泰1828年9月9日生于莫斯科以南约160千米的他家庭的庄园亚斯纳亚波利亚纳。托尔斯泰自幼父母双亡，由亲戚抚养长大。早年受教于家庭教师，16岁时进入喀山大学学习，但因对该校刻板的教学感到失望，于1847年返回亚斯纳亚波利亚纳经营他的庄园并自行安排学业。他在农场经营和课程学习两方面均无所成，遂又放弃田园生活，而投身莫斯科和圣彼得堡的社交圈中去。在他的日记里，他记述了自己道德上的越轨行为。在那充满青春活力的日记中已经显露出善于对自己行为的隐秘动机进行现实主义的探索，表现出不寻常的分析才能。
1851年由于对这种平庸生活感到厌倦，托尔斯泰投奔他的在高加索当兵的兄长尼古拉。第二年，他也参加了军队并在与山地部落的几次作战中表现勇敢，他的闲暇时间大部分用于写作，写成了他第一部公开发表的作品《童年》，登载在《现代人》杂志上。
1854年，托尔斯泰被调到多瑙河战线，在克里米亚战争中参加塞瓦斯托波尔的围城之战，他在《塞瓦斯托波尔故事》里描写了这些经历，其中他对比了普通士兵的单纯的英勇作战和上层军官们的装腔作势的勇敢。1856年战争结束后他离开军队到了圣彼得堡，在那里他成为一些互相竞争的文学团体的崇拜对象，它们竞相争取他对它们的社会和美学观点的支持。作为一个态度明朗的个人主义者，他断然摒弃了这些文人小圈子而回到亚斯纳亚波利亚纳。
1857年去法国、瑞士和德国游历。
1862年托尔斯泰和出身于有教养的中产阶级家庭的别尔斯结婚。他中断了教育活动，并在以后的15年里，把他的全部热情献给了婚后的生活。婚后的大部分时光过得热烈而快乐，他们共生育13个子女。他把庄园管理得很好，并重新开始写作，创作了他的两部最伟大的杰作《战争与和平》和《安娜·卡列尼娜》。
两部杰作托尔斯泰用将近7年时间创作了他的史诗式的鸿篇巨着《战争与和平》，这部作品通常被认为是世界文学中两三部最伟大的小说之一。无论所涉及的范围或写作的笔法，这部杰作都远远超过他以往的作品。在这部小说里，所有的生活素材交织成宏伟的多彩的画面，丰富的材料和众多的人物都得到无比客观的处理和描绘，大概没有一部别的小说能如此通过对现实细节的准确把握和惊人的精细入微、形形色色的心理分析，成功地反映出完整的自然的生活的整体风貌。
虽然《安娜·卡列尼娜》至少在叙事方法和风格上同《战争与和平》近似，它在艺术上却更加统一。在写作这两部书之间的时间里，托尔斯泰的人生哲学逐渐发生变化。《战争与和平》是一部热爱生活的乐观的小说，它的主要人物在道德上是健全的，他们能够主宰自己的内心冲突；描写19世纪60年代的俄国社会的《安娜·卡列尼娜》则是悲观主义的，它的人物的内心冲突往往得不到解决，并且有时酿成人间灾祸。
老年托尔斯泰因强烈地感到他的家庭的养尊处优生活和他所要过的生活(一种摆脱世俗物欲、献身为他人服务的修道隐士的简朴生活)之间的矛盾而痛苦。他意识到，他的状况是对他所宣布的信仰的嘲笑，终于，日益恶化的家庭状况迫使托尔斯泰在一个夜晚秘密离家出走；伴他同行的有他的医生和小女儿亚历山德拉，他希望找到一个能安静地生活并和上帝更接近的藏身之所。几天以后，11月20日，他因肺炎在粱赞省偏僻的阿斯塔波沃火车站去世。