Советский физик, российский общественный и политический деятель.
Старший сын известного русского писателя А. Н. Толстого. Доктор физико-математических наук, профессор. Лауреат Сталинской премии 3-й степени (1949).
Окончил физический факультет (1939) и аспирантуру Ленинградского государственного университета (1941).
Препаратор Ленинградского энергофизического института (1932), ассистент ЛГУ (1941-1942).
Участник Великой Отечественной войны (1942-1945).
Учился в докторантуре ФИАН (научный руководитель — академик АН СССР С. И. Вавилов), откуда был прикомандирован в ГОИ (1945-1948), старший научный сотрудник лаборатории С. И. Вавилова в ГОИ (с 1948).
Работал в ЛИТМО (по совместительству): старший преподаватель (1951), доцент (1951-1954) кафедры физики, заведующий кафедрой физики (1951-1954).
C 1962 года работал на кафедре Общей физики 1 физического факультета ЛГУ.
Был одним из основателей научно-педагогической школы в области магнитооптических явлений и квантовой оптики.
В 1990-1993 — народный депутат РСФСР; был избран при поддержке блока «Демократические выборы-90».
Один из основателей и первый президент Всемирного клуба петербуржцев.[2]
Похоронен на Литераторских мостках рядом со своим тестем, поэтом М. Л. Лозинским.