Podczas konfliktu na wschodniej Ukrainie od 2014 roku brał udział w walkach po stronie prorosyjskich separatystów. Uczestniczył między innymi w bitwie pod Iłowajśkiem (7 sierpnia – 2 września 2014) oraz drugiej bitwie o port lotniczy Donieck (28 września 2014 – 21 stycznia 2015) jako dowódca znanego z brutalności Batalionu „Somali”. W styczniu 2015 za pośrednictwem serwisu YouTube w Internecie pojawił się filmik, na którym żołnierze Batalionu „Somali” bili wziętych do niewoli obrońców lotniska w Doniecku, a sam Tołstych odcinał naszywki z ich mundurów i kazał jeńcom je zjadać. 16 lutego 2015 roku Rada Europejska objęła Tołstycha sankcjami, za rażące łamanie Konwencji Genewskich natomiast w czerwcu tego samego roku Ministerstwo Spraw Wewnętrznych Ukrainy wystawiło za nim list gończy, oskarżając o formowanie nielegalnych ugrupowań zbrojnych w Donbasie. Był podpułkownikiem Sił Zbrojnych DRL.