Toppeliuksen vanhemmat olivat Oulun kaupunginlääkäri, lääketieteen tohtori, professori Gustaf Toppelius ja Maria Calamnius ja puoliso vuodesta 1860 Jenny Hedvig Carolina Morsing. Toppelius tuli 1842 oppilaaksi Haminan kadettikouluun ja määrättiin sieltä 1848 valmistuttuaan vänrikkinä palvelukseen 2. ratsastavan tykistöprikaatiin. Sen mukana hän osallistui Unkarin vallankumouksen kukistamiseen 1849. Vuonna 1850 Toppelius sai siirron Siperian linjakasakkajoukkoihin, mistä hänet komennettiin huhtikuussa 1852 aliluutnanttina tilapäiseksi kertaajaksi Haminan kadettikouluun.