Создатель исторического романа «Князь Серебряный», драматической трилогии «Смерть Иоанна Грозного», «Царь Фёдор Иоаннович» и «Царь Борис». Автор проникновенной лирики, с ярко выраженным музыкальным началом, психологических новелл в стихах. Совместно с братьями Жемчужниковыми создал пародийный образ Козьмы Пруткова. Член-корреспондент Петербургской Академии наук. Принадлежал к детскому окружению наследника престола, будущего императора Александра II.

Отец — граф Константин Петрович Толстой. Мать — Анна Алексеевна Перовская, воспитанница графа А. К. Разумовского, разошлась с мужем сразу после рождения ребёнка. Воспитывал мальчика дядя по матери, Алексей Перовский, писатель, известный под псевдонимом Антоний Погорельский. Раннее детство Алексей провёл на Украине в его имении в Красном Роге (ныне Почепский район Брянской области). Получил хорошее домашнее образование, с 10-лет его возили за границу, где в 1827 посетил Гете и Алеше довелось посидеть у него на коленях. Свое путешествие по Италии 1831 г. он описал в дневнике. В 1834 году Алексея Толстого определили «студентом» в московский архив Министерства иностранных дел. В том же году он познакомился на вечере у Жуковского с Н. В. Гоголем. В 1836 сдал экзамен за курс словесного отделения в Московском университете. С 1837 г. служил в русской миссии в Германии при сейме во Франкфурте-на-Майне. В 1840 году был принят на службу в Петербурге при царском дворе, назначен чиновником в канцелярию по законодательству, в 1843 получил придворное звание камер-юнкера. В конце 1830-х — начале 1840-х гг. А. Толстым написаны (на французском языке) два фантастических рассказа — «Семья вурдалака» и «Встреча через триста лет». В мае 1841 года он впервые выступил в печати, издав под псевдонимом «Краснорогский» отдельной книгой фантастическую повесть «Упырь». Весьма благожелательно отозвался о повести В. Г. Белинский, увидевший в ней «все признаки ещё слишком молодого, но, тем не менее, замечательного дарования». В 1850-е вместе с своими двоюродными братьями Жемчужниковыми создает образ Козьмы Пруткова, от имени которого они выступают с литературными пародиями и сатирами. С 1854 стали появляться в “Современнике” лирические стихи Толстого и прутковские сатиры. Эти годы были самыми плодотворными в творчестве писателя.

Зимой 1850/51 года Толстой влюбился в жену конногвардейского полковника Софью Андреевну Миллер (урожд. Бахметева). Брак их был официально оформлен только в 1863 году, т. к. ему препятствовали, с одной стороны, муж Софьи Андреевны, не дававший ей развода, а с другой — мать Толстого, недоброжелательно относившаяся к ней. После отставки со службы в 1861 году Толстой лишь изредка наезжал в столицу. Жил в усадьбе «Пустынька» на берегу реки Тосны под Санкт-Петербургом или в ещё более далёком от столицы Красном Роге (Черниговской губернии, Мглинского уезда). В 1860-1870-х гг. много времени проводил в Европе (Италия, Германия, Франция, Англия). Печатался в журналах «Современник», «Русский вестник», «Вестник Европы» и др. Сборник стихотворений вышел в 1867 г.