А. Н. Толстой родился 10 января 1883. Отец — граф Николай Александрович Толстой (1849—1900), хотя некоторые биографы приписывают отцовство его неофициальному отчиму — Алексею Аполлоновичу Бострому. Мать — Александра Леонтьевна (1854—1906), урождённая Тургенева — писательница, двоюродная внучка декабриста Николая Тургенева, к моменту рождения А. Н. Толстого ушла от мужа к Бострому А. А. Официально выйти замуж за А. А. Бострома не могла из-за определения духовной консистории.
Детские годы будущего писателя прошли в небольшом имении А. А. Бострома на хуторе Сосновка, недалеко от Самары (в настоящее время — пос. Павловка, Красноармейский район). Весной 1905 года, будучи студентом Петербургского технологического института, Алексей Толстой был отправлен на практику на Урал, где более месяца жил в Невьянске. Позднее, в книге «Лучшие путешествия по Среднему Уралу: факты, легенды, предания», Невьянской наклонной башне Толстой посвятил свой самый первый рассказ «Старая башня».
В Первую мировую войну — военный корреспондент. Совершил поездку во Францию и Англию (1916).
После Октябрьской революции, в 1918—1923 гг., Алексей Толстой находился в эмиграции (Константинополь, Берлин, Париж), впечатления от которой отразил в сатирической повести «Похождение Невзорова, или Ибикус» (1924). В 1927 году принял участие в коллективном романе «Большие пожары», публиковавшемся в журнале «Огонёк». В трилогии «Хождение по мукам» (1922—1941) стремится представить большевизм имеющим национальную и народную почву, а революцию 1917 года как высшую правду, постигаемую русской интеллигенцией. Произведения Толстого повесть «Аэлита» (1922—1923) и роман «Гиперболоид инженера Гарина» (1925—1927) стали классикой советской научной фантастики. Повесть «Хлеб» (1937), посвящённая обороне Царицына в годы гражданской войны, интересна тем, что в увлекательной художественной форме рассказывает то видение гражданской войны в России, которое бытовало в кругу И. В. Сталина и его соратников и послужило основой для создания сталинского культа личности. Одновременно с этим в повести уделяется подробное внимание описанию воюющих сторон, быта и психологии людей того времени. Среди других сочинений: рассказ «Русский характер» (1944), драматургия — «Заговор императрицы» (1925), о разложении царского режима; «Дневник Вырубовой» (1927).
Некоторые крупные произведения автор подвергал впоследствии серьезной переработке — романы «Сёстры», «Гиперболоид инженера Гарина», «Эмигранты» («Чёрное золото»), пьесу «Любовь — книга золотая» и др. На Первом съезде писателей (1934) выступил с докладом о драматургии. Был за границей (Германия, Италия — 1932, Германия, Франция, Англия — 1935, Чехословакия — 1935, Англия — 1937, Франция, Испания — 1937). Участник Первого (1935) и Второго (1937) конгрессов писателей в защиту культуры. Один из авторов книги «Канал имени Сталина» (1934). В 1936—1938 годах, после смерти А. М. Горького, А. Н. Толстой возглавлял Союз писателей СССР.
А. Н. Толстой — академик АН СССР (1939), депутат ВС СССР 1-го созыва с 1937 года. Член Комиссии по расследованию злодеяний фашистских оккупантов. Присутствовал на Краснодарском процессе. Один из фактических соавторов знаменитого обращения Молотова-Сталина 1941 года, в котором советские лидеры призывают народ обратиться к опыту великих предков — Александра Невского, Дмитрия Донского, Минина и Пожарского, Суворова и Кутузова. А. Н. Толстой умер 23 февраля 1945 года. В связи с его смертью был объявлен государственный траур.
