Nació en Nikoláevsk, gobierno de Samara, en el seno de una familia noble, lejanamente emparentada con León Tolstói. Estudió en el Instituto Tecnológico de San Petersburgo, donde demostró mayor vocación por las letras que por las ciencias. Inició su actividad literaria en 1907 con un volumen de versos de inspiración decadente, muy acorde con la tendencia contemporánea. Superada esa etapa, hacia 1911 se inclinó resueltamente a la prosa y compuso narraciones y comedias que le proporcionaron rápida popularidad.
En 1914, cuando se inició la primera guerra mundial, marchó al frente como corresponsal; pero fue poco satisfactorio su desempeño, por lo que consideró la posibilidad de renunciar a la literatura . Durante la revolución bolchevique de 1917 combatió en las fuerzas del ejército blanco. Evacuado de Odessa junto con otros de sus compañeros, en 1919 se trasladó a Francia, donde escribió y colaboró en la publicación de la principal revista de la emigración rusa, Anales contemporáneos .
Vinculado al grupo de compatriotas que consideraban posible la reconciliación con la Rusia soviética, solicitó la repatriación y, tras una breve permanencia en Berlín, regresó a Rusia y fijó su residencia en Moscú. Durante la emigración había escrito una novela épica, El camino de los tormentos, de la que más tarde revisó algunos episodios con el propósito de adecuarlos a la nueva posición que adoptó en la Unión Soviética.
Convertido en una personalidad de primera categoría, participó en reuniones y congresos celebrados en el extranjero con fines de propaganda intelectual. En 1937 ingresó como diputado en el Soviet Supremo, y en el año siguiente recibió la Orden de Lenin. Nombrado miembro de la Academia de Ciencias, participó activamente en la divulgación de temas favorables a la guerra contra Alemania. Falleció en Moscú. Otras de sus producciones son Aelita y la obra teatral La rebelión de las máquinas.
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