27 апреля 1945 года в уличных боях в Берлине, поддерживая атакующую пехоту, гвардии младший сержант Толмачёв огнём своего орудия уничтожил противотанковое орудие, укреплённую огневую точку и около взвода солдат противника. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 15 мая 1946 года он был награждён орденом Славы 1 степени.