Սերած է ազնուական ընտանիքէ մը։ Հօրենական նախնիներէն էր կոմս Պետրոս Անտրէ Թոլսթոյը, որ յայտնի է արքայազուն Ալեքսէյ Պետրոսի հետաքննութեան մէջ իր ունեցած դերով, որու համար ալ ան նշանակուած է «Գաղտնի գրասենեակ»ի ղեկավար:<ref>[http://www.hrono.ru/biograf/bio_t/tolstoi-pa.php Անատոլի Շիկման «Պատմական գործիչներ․ Կենսագրական տեղեկատու», ՄոսկվաՄոսկուա, 1997, էջ 896]</ref>։ Պետրոս Անտրէեւիչի թոռան՝ Իլիա Անտրէեւիչի նկարագրութիւնը տրուած է Թոլսթոյի «Պատերազմ եւ Խաղաղութիւն» ստեղծագործութեան մէջ, ուր կը մարմնաւորէ բարեհոգի կոմս Ռոսթովը։ Իլիա Անտրէեւիչի տղան՝ Նիքոլայ Անտրէեւիչ Թոլսթոյը (1794-1837) Լէօ Նիքոլաեւիչ Թոլսթոյի հայրն էր։ Լէօ Թոլսթոյի հայրը որոշ կենսագրական եւ բնաւորութեան գիծերով նմանութիւններ ունէր Նիքոլայի հօրը՝ Նիքոլայ Ռոստովի «Մանկութիւն» (Childhood) եւ «Պատանեկութիւն» (Boyhood) ստեղծագործութիւններուն մէջ, ինչպէս նաեւ «Պատերազմ եւ Խաղաղութիւն» (War and Peace) ստեղծագործութեան մէջ։ Բայց իրական կեանքին մէջ ան տարբեր էր Նիքոլայ Ռոսթովէն ոչ միայն լաւ կրթութեամբ, այլեւ համոզումներով, որոնք չէին թոյլատրեր ծառայել Նիքոլայ Առաջինին։ Ան կը մասնակցի [[Ռուսիա|Ռուսաստան]]ի կողմէ [[Նափոլէոն Պոնափարթ|Նափոլէոն]]ի դէմ կազմակերպուած Ռուսաստանի արտասահմանեան բանակի արշաւանքին, միաժամանակ կը մասնակցի [[Լէյփզիկ]]ի «Ժողովուրդներու Պայքարին», կալանուելով ֆրանսացիներէն, սակայն կը յաջողի փախուստի դիմել եւ հաշտութիւն կնքուելէն ետք կը ձգէ Փաւլոկրատեան գուսարական գունդի (հեծելազօրքի) գնդապետի իր պաշտօնը։ Անմիջապէս պաշտօնէն հեռանալէն ետք կը ստիպուի անցնիլ ծառայողական աշխատանքի, որպէսզի հօր՝ Քազանի (Kazan -Volga region) նահանգապետին, պարտքերուն պատճառով երկար ժամանակով չբանտարկուի, որ մահացած էր պաշտօնի չարաշահման համար կիրառուած հետաքննութեան ընթացքին։ Հօր բացասական կերպարը կ'օգնէ, որ Նիքոլայ Իլյիչը ընտրէ իր կեանքի իտէալը․ անկախ անձնական կեանք՝ ընտանեկան երջանկութեամբ<ref name="Никитина">[http://www.booksss.ru/n/book/192196-278006.html#.UV_ZtZZP-3U Նինա Նիկիտինա «Լեւ Տոլստոյի առօրեան Յասնայա Պոլյանայում», ՄոսկվաՄոսկուա, 2007, էջ 113]</ref>։ Իր գործերը կարգաւորելու համար Նիքոլայ Իլյիչ (ինչպէս Նիքոլայ Ռոստով) կ'ամուսնանայ ո՛չ այնքան երիտասարդ իշխանուհի՝ Մարիա Նիքոլայեւնայի հետ, 1822-ին, վերջինս Վոլքոնսքիներու տոհմէն էր, ուստի ամուսնութիւնը կը յաջողի։ Անոնք կ'ունենան հինգ զաւակներ՝ Նիքոլայ (1823-1860), Սերգէյ (1826-1904), Տմիթրի (1827-1856), Լէօ եւ Մարիա (1830-1912)։
Լէօ Թոլսթոյի մօր մեծ հայրը եքաթերինեան սպայ էր՝ Նիքոլայ Սերգէեւիչ Վոլքոնսքի, որ քանի մը նմանութիւններ ունէր դաժան ծերուկ Փոլկոնսկի իշխանին «Պատերազմ եւ Խաղաղութիւն» (War and Peace) ստեղծագործութեան մէջ։ Լէօ Թոլսթոյի մայրը որոշ դրուագներու մէջ նման է Իշխանուհի Մարիային՝ կրկին «Պատերազմ եւ Խաղաղութիւն»-էն, որ հիանալի պատմասաց էր։
