Сын министра почт и телеграфов графа Ивана Матвеевича Толстого и Елизаветы Васильевны урождённой Тулиновой. Образование получил в Петербургском университете по юридическому факультету.
С 1886 г. был членом Императорской археологической комиссии. В 1889 г. назначен конференц-секретарем Императорской Академии художеств, а в 1893 г. — ее вице-президентом. Принимал деятельное участие в составлении нового устава Академии и в коренном преобразовании ее. Способствовал основанию и устройству Русского музея в Петербурге. С 1885 по 1890 г. был секретарем Императорского Русского археологического общества, а с 1899 г. состоял помощником председателя этого общества. С 1900 г. состоял председателем Русского общества печатного дела с ноября 1905 года по апрель 1906 — министр просвещения. Толстому принадлежат многочисленные работы по истории искусства, археологии и нумизматике. Его работы по русской и византийской нумизматике являются ценным вкладом в развитие этих областей науки. Толстой заложил основы классификации древнерусских монет.
Активно занимался общественной деятельностью. В 1912 потерпел неудачу на выборах в Государственную думу, вскоре избран в Петербургскую городскую думу, стал городским головой Петербурга. Был председателем Российского общества по изучению еврейской жизни. В январе 1916 г. подал в отставку по состоянию здоровья, умер 20 мая 1916 года в имении графини Паниной в Гаспре. Похоронен на Никольском кладбище Александро-Невской лавры в Петрограде.
http://ru.wikipedia.