Отец — тайный советник граф Павел Дмитриевич Толстой (1797—1875). Окончил Пажеский корпус и в 1818 году был определен в Гренадерский полк Его Величества короля Прусского. Вскоре он был переведен оттуда в Лейб-гвардии Преображенский полк, позднее в чине полковника — в Лейб-гвардии Семеновский полк, где в 1828 году командовал 1-м батальоном. После перевелся в пехотный полк, затем числился на гражданской службе: в декабре 1836 года он упоминается как действительный статский советник в отставке, позднее — тайный советник. С 1834 года он был камергером, с 1855 года — гофмаршалом двора принца Петра Ольденбургского. Имел многочисленные награды, в том числе ордена Св. Станислава 1-й ст. (1843), Св. Анны 1-й ст. (1848), Белого Орла (1856) и Св. Александра Невского (1856).
Мать — графиня Софья Егоровна Толстая, урождённая баронесса Аретин.
Родители М. П. Толстого были друзьями семьи поэта Ф. И. Тютчева и его второй жены Эрнестины. Наверное, не лишне будет заметить, что девичья фамилия матери Ф.И.Тютчева была Толстая.
Граф М.П.Толстой и граф Лев Николаевич Толстой - пятиюродные братья.
С писателем и поэтом графом Алексеем Константиновичем Толстым он тоже пятиюродный брат. При этом Лев Николаевич Толстой и Алексей Константинович Толстой — троюродные братья.
