1828년 9월 9일, 러시아 야스나야 폴랴나에서 명문 백작의 넷째 아들로 태어났다. 어린 시절 양친을 여의면서 카잔에 사는 친척 집에서 자랐다. 카잔대학에서 법학을 전공하다가 1847년 ‘건강과 가정 문제’를 이유로 대학을 중퇴했지만 실은 대학 교육에 환멸을 느꼈기 때문이었다. 이후 모스크바와 페테르부르크에서 방탕한 생활을 하다가 1852년 군에 입대했다.

군 생활 중 그는 첫 소설인 『유년시대』를 발표해 네크라소프로부터 격찬을 받았다. 이어서 『소년시대』와 『세바스토폴 이야기』를 집필하면서 작가로서의 입지를 굳혔다. 1856년 제대한 뒤, 1862년 궁정 의사의 딸 소피야와 결혼했다.

1864년에 『전쟁과 평화』 집필을 시작해 1869년에 발표했다. 1877년에는 장편소설 『안나 카레니나』를 잡지에 연재하기 시작해 이듬해 발표했다. 『안나 카레니나』는 사랑, 연애와 결혼, 가족 등 보편적인 삶은 물론 19세기 후반 러시아의 사회상을 뛰어난 필력으로 묘사한 작품이다. 수차례 영화, 연극, 뮤지컬 등으로 각색됐고, 지금도 인간의 삶 전반을 완벽히 구현한 걸작으로 사랑받고 있다. 1899년에는 장편 소설 『부활』을 발표해 큰 반향을 일으켰다. 이후 그는 건강이 좋지 않은 상황에서도 『신부 세르게이』, 희곡 「산송장」, 단편 「항아리 알료샤」 등의 문학 작품과 「종교와 도덕」 「셰익스피어론」 「러시아 혁명의 의의」 등의 논문을 왕성하게 집필하고 발표했다.

그는 1910년 11월 20일, 여행 중 걸린 감기가 폐렴으로 번지면서 건강이 악화되어 생을 마감했다.