טולסטוי נולד בשנת 1828 באחוזת יסנאיה פוליאנה במחוז טולה שברוסיה, הרביעי מבין חמשת ילדיהם של מריה וניקולאי איליץ' טולסטוי, שהשתתף במלחמת רוסיה-צרפת. הוריו מתו בילדותו, והוא ואחיו גודלו בידי קרובי משפחה.