2007年11月22日に埼玉西武ライオンズへの移籍が発表された。背番号は愛着があり、ヤクルト時代つけていた16を涌井秀章が着けていたため、16を反転した61を本人が選択。2008年、3月29日、対福岡ソフトバンクホークス戦でNPB通算100勝を達成。同シーズンでは序盤は最多勝争いに名を連ねるなど好調だったが徐々に調子を落とし、最終的に11勝10敗・防御率4点台に終わった。日本シリーズ（対巨人戦）では第3戦に先発するも6回5失点で敗戦投手になるが、第7戦に3回からリリーフで登板すると2回をパーフェクトに抑えた。結果的にチームは日本一となり、石井は第7戦で巨人にリベンジを果たした。2009年、涌井が背番号を18へ変更したため、譲られる形で背番号を16に変更。前年に比べて被打率が下がる代わりに四球が増え、9勝止まりで規定投球回も達しなかったが、投球回数を上回る奪三振数を記録。2010年5月19日の対ヤクルト戦（西武ドーム）で9回完投勝利（サヨナラ勝ち）を挙げ、12球団勝利を達成した（レギュラーシーズンで近鉄との対戦はなかったが、2001年の日本シリーズで近鉄に勝利している）。2010年、ヒーローインタビューにてファンへの一言を求められた際に、犬のペロを飼い始めたことを明かし、以来ヒーローインタビューではペットの近況を報告するようになる。この年も9勝止まりだった。2011年、8月7日、対ソフトバンク戦で通算2000奪三振を達成（プロ野球20人目）。記録達成に要した投球回数は1967回2/3であり、これまでの最速記録保持者であった江夏豊を超えるプロ野球最速記録となった。しかし、シーズンでは6勝、防御率4.31と先発ではあまり結果を残すことができず、シーズン終盤にはリリーフに回った。リリーフでは安定感を見せ、特にクライマックスシリーズファーストステージ第2戦では、8回無死一、三塁から西口文也をリリーフして、糸井嘉男、小谷野栄一、稲葉篤紀を完璧に抑え、1997年日本シリーズ第1戦の石井一久との投げ合いからこれまでポストシーズンで勝ち星のなかった西口のポストシーズン初勝利とチームのクライマックスシリーズファイナルステージ進出に貢献した。2012年、5月25日、対ヤクルト戦で自身5年ぶりとなる完封勝利、6月13日の対阪神戦では自身初となる無四球完封を記録した。また、シーズンで複数回完封勝利を記録したのは1997年のシーズン以来。4年ぶりの2桁勝利を達成したが、怪我で二軍に落ち、10勝目を挙げて以降は勝ち星がなかった。2013年は左肩の不調で出遅れ、7試合の登板に終わった。全て中継ぎ登板だった。9月24日、現役を引退することを発表。前記の野村監督へは「彼が居たからここまで長くやれた」というように感謝の意を述べていた。
ヘルシンキの隣接市であるヌルミヤルヴィ出身。Thunder and Road BlockとAntidoteというバンドで活動していたが、1984年にストラトヴァリウスに加入。しばらくの間はリードギター、リズムギター、メインヴォーカルを担当。ベースもヤリ・カイヌライネンが加入するまでトルキが担当していた。1994年に、メインヴォーカルとしてティモ・コティペルトが加入にしたため、ギター及びソングライターに専念。同年、ソロアルバム『Classical Variations And Themes』を発表。このアルバムはストラトヴァリウスの音楽とは違い、ネオクラシカルメタルアルバムであった。2002年に2作目のソロアルバム『Hymn To Life』を発表。2004年、スペインのグラナダでイェンス・ヨハンソンと共に歩いていた際に、暴漢に襲われ左肩をカッターナイフで2箇所切りつけられ、顔に打撲傷を負っている。負傷したトルキの証拠写真はイェンスにより撮影された。2003年から続いていたストラトヴァリウスのメンバー離脱問題の後に神経衰弱し、後に双極性障害と診断。2004年には一時期精神病院に入院し、後にリハビリの後復帰をする。同年、トルキ専用のスタジオ『Goldenworks Mixing Suite』をオープン。後にロックオペラ『Saana - Warrior of Light』を製作。パート1を2008年3月14日にリリース。同年4月、ストラトヴァリウスの解散ツアーを始めるというトルキの意見にティモ・コティペルトとヨルグ・マイケルが猛反対。サンクチュアリ・レコードとの契約に関する金銭問題や、バンド内部での人間関係の悪化、解散ツアーメンバーに独断で当時のベーシストであるラウリ・ポラーではなく、前ベーシストのヤリに声をかけた事などが原因とされている。ほぼレコーディングが終わっていたニューアルバムは白紙化され、ストラトヴァリウス解散宣言とトルキの新しいバンドであるレヴォリューション・ルネッサンスの活動開始を発表。白紙化された楽曲はレヴォリューション・ルネッサンスで丸ごと使用された。5月、ストラトヴァリウスのバンド名義及び過去作品・新作における利益配分を拒否する公式書類にサインをした。残りのストラトヴァリウスメンバーはバンドの存続を公式発表し、新ギタリスト、マティアス・クピアイネンが加わりニューアルバムの制作に入ったため、事実上トルキがバンドを脱退した形となったが、新体制でのストラトヴァリウス活動開始には不快感を露にしており、アルバム『ポラリス』に関してはレヴォリューション・ルネッサンスの公式フォーラムで酷評した。その一方で、無名バンドがストラトヴァリウスのカヴァーをライブで行う際、何度かゲストギタリストとして出演している。なお、バンド離脱後もストラトヴァリウス公式サイトのフォーラムに残留メンバーやファンの書き込みへの嫌がらせや中傷などの荒らし行為を頻繁に続けていたため、現在フォーラムを管理しているイェンスから6月にアクセス禁止処分にされている。2009年4月、トゥオモ・ラッシーラ、アンティ・イコーネン、ヤリと共に『PROJECT STRATO』として『ドリーム・スペース』を再録することを発表した。2010年、レヴォリューション・ルネッサンスは解散したが、元アングラ、シャーマンのアンドレ・マトス、元ストラトヴァリウスのヤリ・カイヌライネン、元ソナタ・アークティカのミッコ・ハルキン、元ハロウィン、ガンマ・レイのウリ・カッシュらと共にバンド、シンフォニアを結成すると発表。2011年春に1stアルバムをリリースした。しかし同年冬、精神的不調などの原因から、音楽活動を無期限休止することを自身のFacebook上で発表した。2013年1月、ヘルシンキにスタジオ『Studiotolkki』を新設。5月には新プロジェクト「Avalon」によるデビューアルバム『The Land of New Hope』をリリース。ゲストにUNISONICのマイケル・キスク、ウィズイン・テンプテーションのシャロン・デン・アデル、アマランスのエリーセ、シンフォニー・エックスのラッセル・アレン、インペリテリのロブ・ロック、ソナタ・アークティカのトニー・カッコ、ストラトヴァリウスのイェンス・ヨハンソン、元ドリーム・シアターのデレク・シェリニアン、ラプソディー・オブ・ファイアのアレックス・ホルツヴァルト等が参加している。