Родился 28 сентября 1962 г. в Москве. Отец – Илья Толстой (1930-1997), правнук русского писателя Льва Толстого, вырос в эмиграции в Югославии, в 1945 г. семья возвратилась в СССР. В Советском Союзе получил филологическое образование, с 1985 г. возглавлял кафедру стилистики русского языка факультета журналистики Московского государственного университета (МГУ) им. М. В. Ломоносова.
Владимир Толстой в 1984 г. окончил международное отделение факультета журналистики МГУ им. М.В. Ломоносова.
С 1980 по 1992 г. работал корреспондентом, затем редактором отдела журнала "Студенческий меридиан".
В 1993-1994 гг. – ведущий эксперт отдела музеев Министерства культуры РФ.
С 1994 по 2012 г. занимал должность директора Государственного мемориального и природного заповедника "Музей-усадьба Л. Н. Толстого "Ясная Поляна". По инициативе Владимира Толстого в состав музея-заповедника были включены филиалы: Никольско-Вяземское, Большое и Малое Пирогово, Крапивенский краеведческий музей, станция Козлова Засека, детский сад "Муравейное братство", усадьба "Мансурово", научно-культурный центр в Туле, где располагаются издательский дом и художественная галерея. С 2004 г. Владимир Толстой - председатель жюри литературной премии "Ясная Поляна".
В 2010–2012 гг. - член Общественной (ОП) палаты РФ (с 2004 г. возглавлял Общественную палату Тульской области). Входил в комиссию ОП по сохранению и развитию отечественной культуры. Досрочно прекратил свои полномочия в связи с переходом на работу в Администрацию президента РФ.
С 23 мая 2012 г. – советник президента РФ Владимира Путина по вопросам культуры и искусства. Вновь назначен на этот пост 13 июня 2018 г.
С 9 июня 2014 г. – председатель Совета при Президенте РФ по русскому языку.
Член президиума российского национального комитета Международного совета музеев (ИКОМ; с 1999 г.). В 2009-2016 гг. – президент ИКОМ России.
Председатель центрального совета Ассоциации музейных работников регионов России (с 1997 г.).
Член Президиума Союза музеев России (в 2002-2012 гг.).
Член Союза журналистов СССР с 1988 г., член Союза журналистов России с 1991 г.
Совместно с другими членами семьи Толстых является учредителем фонда "Наследие Л.Н. Толстого".
Действительный государственный советник РФ II класса (2013).
