Алексей Николаевич Толстой е роден на 10 януари 1883 г. (29 декември 1882 г. по стар стил<ref>Большая советская энциклопедия. http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/140213/%D0%A2%D0%BE%D0%BB%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B9#sel= http://bookmix.ru/authors/index.phtml?id=334</ref>) в град Николаевск, сега Пугачов, Саратовска област в семейството на граф Н. А. Толстой и детската писателка А. Л. Востром. Майката на А.Н. Толстой е далечна роднина на [[Тургенев]], докато баща му, Николай Александрович, е от обеднял клон на рода на [[Лев Николаевич Толстой|Лев Николаевич]]. Началното си образование получава вкъщи, а през 1897 г., когато семейството се мести в Самара, постъпва в реално училище. След като го завършва през 1901 г., заминава за Петербург и започва да следва в Технологичния институт. През 1907 г. решава да се посвети на творческа кариера и напуска Института без да го завърши.<ref>http://bookmix.ru/authors/index.phtml?id=334</ref>. Същата година излиза неговата първа стихосбирка "Лирика". През 1914-1916 г. работи като военен кореспондент във вестник «Русские ведомости», пътува често до фронта, бил е в Англия и Франция. През този период написва серия от очерци и разкази за войната. През 1918 г. емигрира в Париж, където живее до 1921 г. Следващите две години прекарва в Берлин и през 1923 г. се завръща в родината си.
През 1944 г. му е поставена диагнозата "рак на белия дроб". Болестта се развива бързо и на 23 февруари 1945 г. А. Н. Толстой умира.
А.Н. Толстой е дядо на писателката [[Татяна Толстая]].
