русская дворянка, младшая дочь и секретарь Л. Н. Толстого, автор воспоминаний об отце. Основательница и первый руководитель музея в Ясной Поляне и Толстовского фонда.
Получила домашнее образование. Ее наставниками были гувернантки и старшие сестры, которые занимались с ней больше, чем Софья Андреевна. Отец в детстве тоже мало с ней общался. Когда девочке исполнилось 16 лет, произошло ее сближение с отцом. С тех пор она всю жизнь посвятила ему. Выполняла секретарскую работу, писала под диктовку отца его дневник, освоила стенографию, машинопись. По завещанию Толстого получила авторские права на литературное наследие отца. В самом начале Первой мировой войны она окончила курсы сестер милосердия и ушла добровольно на фронт, служила на Кавказском медсестрой и Северо-Западном фронтах (начальник военно-медицинского отряда). 21 ноября 1915 г. Главный комитет Всероссийского Земского Союза помощи больным и раненым (ВЗС) избрал ее своим уполномоченным. Награждена Георгиевской медалью 4-й и 3-й степеней. Была ранена.
После Октябрьской революции 1917 г. не захотела примириться с новой властью, которая жестоко преследовала инакомыслящих. Будучи страстной правозащитницей, не могла молчать и открыто выступала против насилия. В 1920 г. была арестована ВЧК, была подсудимой по делу «Тактического центра» в Верховном революционном трибунале. На суде заявила, что она лишь ставила самовар для участников совещаний организации, проходивших в ее квартире. Была приговорена к трем годам заключения, которое отбывала в лагере Новоспасского монастыря. Благодаря ходатайству крестьян Ясной Поляны, ее освободили досрочно в 1921 г., она вернулась в родную усадьбу, а после соответствующего декрета ВЦИК стала хранителем музея. Организовала в Ясной Поляне культурно-просветительный центр, открыла школу, больницу, аптеку.
В 1924 г. в прессе стали появляться клеветнические статьи о ней, в которых она обвинялась в неправильном ведении дел. В 1929 г. покинула Советский союз, уехав в Японию, затем в США. За границей она выступала с лекциями об отце во многих университетах. В 1939 г. организовала и возглавила занимавшийся помощью русским беженцам Толстовский фонд, филиалы которого сейчас находятся во многих странах. В 1941 г. приняла американское гражданство. В последующие годы помогла многим русским эмигрантам, в частности В. Набокову, обосноваться в США. В ноябре 1956 г. во время советской интервенции в Венгрию на массовом митинге в Мэдисон Сквэр Гарден выступила по-русски с призывом, который был передан по «Радио Свобода». В Советском Союзе ее убрали из всех фотоснимков и кинохроник, примечаний и мемуаров, экскурсионных рассказов и музейных экспозиций.