1828년 러시아 남부의 야스나야 폴랴나에서 백작 집안의 넷째 아들로 태어났다. 어려서 모친과 부친을 여의고, 고모들의 손에서 자랐다. 1844년 카잔 대학에 입학했으나 3년 뒤 중퇴하고 귀향했다. 고향에서 농민 계몽 운동을 시도했으나 실패하고, 한동안 방탕한 생활을 하기도 했다. 1851년 맏형이 있는 캅카스에서 군인으로 복무했다. 이듬해 첫 작품 「유년 시대」를 를 문학지 《동시대인》에 발표하여 문학성을 인정받았다. 이어 크림전쟁에 참전했던 경험을 바탕으로 쓴 『세바스토폴 이야기』로 작가로서의 입지를 다졌다. 이후 작품 집필과 함께 농업 경영과 농민 교육에 관심을 가지며 1859년에는 농민 학교를 세우고, 1861년 교육 잡지 《야스나야 폴랴나》를 간행했다. 1862년 결혼한 후 『전쟁과 평화』, 『안나 카레니나』와 같은 대작을 완성하며 세계적인 명성을 얻었다. 1870년대 후반 삶에 대한 회의를 느끼며 정신적 갈등을 겪은 이후 ‘톨스토이즘’이라 불리는 자신의 사상을 체계화했다. 술과 담배를 끊고 금욕적인 생활을 지향했으며, 빈민 구제 활동을 펼치기도 했다. 1880년대 노년에 들어서도 창작 활동을 왕성히 이어 가며 「사람은 무엇으로 사는가」, 「바보 이반」, 「사람에게는 땅이 많이 필요한가」 등 민화를 각색한 이야기들을 발표했다. 『부활』에서 러시아 정교를 비판했다는 이유로 신도 자격을 박탈당했다. 사유재산과 저작권 포기 문제로 아내와 불화가 심해져 1910년 집을 나왔으나 도중에 폐렴에 걸려 아스타포보 역(현재 톨스토이 역)에서 82세의 나이로 영면했다.