从斯塔夫罗波尔高等航空军事学校毕业，成为一名歼击机飞行员。1983年，他以优异成绩毕业于阿斯特拉罕州试飞员培训中心，并于1987年通过空军选拔宇航员的医疗检查。之后接受了多项严格培训，掌握了40多种飞机和直升机的驾驶技术，最终于1997年正式加入加加林宇航员培训中心的宇航员队伍，成为俄罗斯第91位宇航员，也是世界上第388位宇航员。
STS-96.1999年5月27日美国东部时间上午6时49分，托卡列夫等宇航员在美国肯尼迪航天中心乘坐发现号航天飞机飞往国际空间站，完成了自己的首次太