Le , Toivonen est prêté pour une saison au Sunderland AFC, sans option d'achat. Titulaire lors des premières journées de championnat, il se montre peu décisif et est relégué sur le banc dû au changement progressif du dispositif tactique ; le club termine la saison avec 4-1-4-1 privilégiant l'apport offensif de Jermaine Defoe. Il est toutefois titulaire lors des matches de coupe mais n'empêche pas les éliminations prématurées du club face à Arsenal en Coupe d'Angleterre et Manchester City en Coupe de la Ligue. Après la mi-saison, il est envoyé à deux reprises chez les moins de 21 ans du club et marque notamment un doublé contre Everton. Ses mauvaises performances lui compromettent ainsi sa place en sélection : il ne fait pas partie du groupe sélectionné par Erik Hamrén pour le championnat d'Europe en juin.