Писатель, общественный деятель, граф Алексей Николаевич Толстой родился 10 января 1883 года (29 декабря 1882 года по старому стилю) в городе Николаевск (ныне Пугачев) Саратовской области.
Сын графа Николая Толстого (1849-1900) и детской писательницы Александры Бостром (урожденная Тургенева, 1854-1906). Воспитывался в семье отчима Алексея Бострома.
Получил домашнее начальное образование.
В 1897 году семья переехала в Самару, где он поступил в училище. После его окончания в 1901 году уехал в Санкт-Петербург и поступил в Технологический институт (ныне Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)) на отделение механики.
В 1905 году дебютировал как поэт. Первая книга (сборник «Лирика») вышла в 1907 году.
В 1908 году был опубликован первый рассказ «Старая башня», в 1911 году — книга стихов «За синими реками».
Известность писателю принесли реалистические рассказы и повести из жизни разоряющегося поместного дворянства, цикл «Заволжье» (1909-1911) и примыкающие к ним романы «Чудаки» (первоначально назывался «Две жизни», 1911), «Хромой барин» (1912).
С 1914 по 1916 год работал военным корреспондентом газеты «Русские ведомости». В этот период был опубликован ряд произведений: рассказы «На горе» (1915) и «Прекрасная дама» (1916), пьесы «Касатка» (1916), «Нечистая сила» (1916), «Мракобесы» (1917) и другие.
В 1919 году эмигрировал во Францию, с 1921 года жил в Германии.
В эмиграции были написаны роман «Хождение по мукам» («Сестры»), впоследствии ставший первой книгой известной трилогии с одноименным названием, повесть «Детство Никиты», повесть «Лунная сырость» («Граф Калиостро») и фантастический роман «Аэлита». Работал в периодических изданиях, редактировал литературное приложение к сменовеховской газете «Накануне».
В 1923 году вернулся в СССР. В 1920-х годах опубликовал пьесу «Бунт машин» (1924), рассказы «Черная пятница», «Мираж» (оба 1924), «Голубые города» (1925), романы «Похождения Невзорова, или Ибикус» (1924-1925), «Гиперболоид инженера Гарина» (1925-1927) и др.
В 1936 году написал повесть «Золотой ключик, или Приключения Буратино» по мотивам произведения итальянского писателя Карло Коллоди «Приключения Пиноккио». Книга вошла в Золотой фонд отечественной детской литературы.
С 1936 года по 1938 год Толстой возглавлял Союз писателей СССР.
В 1938 году был утвержден членом Ученого совета Института мировой литературы им. Горького (ИМЛИ) Академии наук. Принимал участие в работе редакционных коллегий сборника исследований о жизни и творчестве Михаила Лермонтова, по академическому изданию собрания сочинений Льва Толстого, был главой редколлегии «Полного свода фольклора народов СССР». Академик Академии наук СССР (1939).
Алексей Толстой в годы Великой Отечественной ездил по фронтам, писал статьи и 30 марта 1943 года в газете «Известия» было опубликовано его письмо к Сталину с просьбой направить сто тысяч рублей Сталинской премии за роман «Хождение по мукам» на постройку танка?
В годы Великой Отечественной войны (1941-1945) Толстой выезжал на фронт, активно печатался в газетах «Правда», «Красная Звезда», журнале «Красноармеец».
В течение шестнадцати лет Алексей Толстой работал над историческим романом «Петр I», в 1941-1943 годах была написана драматургическая дилогия «Иван Грозный».
Алексей Толстой был лауреатом Грибоедовской премии (1915), трижды лауреатом Сталинской премии (1941, 1943, 1946 — посмертно). Был награжден орденом Ленина, орденами «Знак Почета» и Трудового Красного Знамени.
23 февраля 1945 года Алексей Толстой скончался. Похоронен на Новодевичьем кладбище.
Был женат четыре раза, имел троих детей.
С 1945 по 1991 год улица Спиридоновка, на которой жил писатель, называлась улица Алексея Толстого.
3 июля 1957 года в Москве, на пересечении Большой и Малой Никитской улицы, был установлен памятник писателю.
20 октября 1987 года в Москве был открыт мемориальный музей-квартира Алексея Толстого.
