Родился в г. Москва . Отец - профессор Московского университета, из дворян.

Окончил Кронштадтское военно-морское Инженерное училище (1901) и С.-Петербургскую консерваторию. Окончил Михайловскую артиллерийскую академию (1911г.).Окончил Петроградский Богословский институт при Александро-Невской Лавре (1920).

Мичман, участник русско-японской войны, лейтенант (с 1905), капитан 2-го ранга (1920); был в японском плену, служил на судах: "Якут", "Пересвет", "Диана", "Петр Великий" – за свою строгость подчиненными матросами был прозван "Иван Грозный". До революции преподавал в Морском корпусе и гимназиях С.-Петербурга физику, механику, высшую математику.
В 1920 г. принял сан священника, но продолжал работать в училище комсостава флота преподавателем физики. Талантливый проповедник, имевший несокрушимую внутреннюю убежденность и силу слова, писатель-апологет и церковный историк, неустрашимый защитник Православной веры, резко изменивший свой жизненный путь и самоотверженно вставший за штурвал церковного корабля в то самое время, когда совершалась ярая попытка его потопления
В 1920-21 – настоятель Рождественской церкви при Петроградской консерватории.
13 марта 1922 арестован за сопротивление при изъятии церковных ценностей.
5 июля 1922 осужден Петроградским губревтрибуналом по ст.119 УК РСФСР: оказание сопротивления комиссии и возбуждение прихожан против законных действий комиссии при изъятии церковных ценностей. Приговорен к 3 годам лишения свободы со строгой изоляцией. Сидит в Петроградской тюрьме на Шпалерной улице.
В 1923 – досрочно освобожден.
В 1923- пострижен в монаха и иеромонаха.
В 1924 – арестован за то "что подговаривал монахов не платить квартирной платы". Осужден ОГПУ по Ленинградской области на 2 года ИТЛ.
18 июня 1925 г. освобожден по зачетам рабочих дней, отправлен в Нижний Новгород в ссылку, где в 1926г. начал писать научные богословские труды
В 1928 – возведен в сан архимандрита.
В 1923-28 – служит (с перерывами) в Александро-Невской Лавре, г. Петроград.
В 1928 арестован в Перми. Осужден за антисоветскую агитацию на 3 года ИТЛ.
В 1928-31 – отбывал срок на Беломорканале, освобожден досрочно на полгода.
С 1931 – служит в храмах г. Москвы.
21 августа 1933 возведен в Москве в сан епископа.
В августе 1933-1936 – епископ Алма-Атинский.
В 1936 арестован в Алма-Ате. При аресте изъяты 9 написанных им богословских трудов, четыре из которых были написаны в ссылке в Нижнем Новгороде.
3 сентября 1936 г. Особым совещанием тройки при НКВД СССР за "контрреволюционную деятельность" (уголовные дела N09550 и N19955, архив КНБ Республики Казахстан) приговорен к 3 годам ИТЛ.
Проходил сразу по двум уголовным делам: по "делу монахов" и по "делу церковников-тихоновцев". Из обвинительного заключения: "Проведенным следствием по делу контрреволюционной группы монахов и антисоветской хищнической группы церковников-тихоновцев Никольской церкви установлено, что практическое руководство и установки в контрреволюционной деятельности указанным группам давались епископом Толстопятовым. После революции бывший морской офицер царского флота Толстопятов переходит на церковную службу с целью "укрепления" церкви, причем в программу "укрепления" входила пропаганда контрреволюционных религиозных идей и активная борьба с материализмом как основой революционной теории. Сконцентрировал вокруг себя контрреволюционеров, преимущественно монашествующий элемент".

Вероятно в лагере еще раз осужден на более длительный срок, потому как после окончания срока не освобожден.
В 1943 году освобожден из концлагеря, доставлен в Москву и 8 сентября участвовал на Архиерейском соборе при избрании митрополита Сергия (Страгородского) во Всероссийского Патриарха.
В 1943- январе 1944 – епископ Молотовский (Пермский).
С 26.01.1944 –28 февраля 1945 – епископ Молотовский и Соликамский.
С 28 февраля 1945 – архиепископ Молотовский и Соликамский

Умер в г. Пермь.