Insbesondere bekannt wurde Tolstych durch die Zweite Schlacht um den Flughafen Donezk, wo er als Befehlshaber fungierte. Nach der Schlacht beteiligte Tolstych sich wesentlich an der Misshandlung von ukrainischen Kriegsgefangenen und verstieß somit gegen die Genfer Konventionen. Diesbezügliche Videoaufnahmen wurden u. a. auf YouTube publiziert und erlangten dadurch internationale Bekanntheit. Tolstych wurde am 16. Februar 2015 auf die Sanktionsliste der Europäischen Union gesetzt.