Полномочный представитель президента Российской Федерации в Сибирском федеральном округе. В 1999—2010 гг. — губернатор Новосибирской области.
В 1974 году с отличием окончил Новосибирский институт народного хозяйства по специальности «экономист». В 1978 году окончил аспирантуру Новосибирского государственного университета.
В 1978 — 1981 годах преподавал политэкономию в Новосибирском государственном университете, Новосибирском институте народного хозяйства. С 1981 года по 1991 год работал в органах власти Новосибирской области в должностях от начальника отдела областной плановой комиссии до заместителя начальника Главного планово-экономического управления. В 1978—1991 годах — член КПСС.
В 1991—1993 годах — заместитель председателя Новосибирского горисполкома. В 1994 году был избран председателем Городского собрания Новосибирска. В 1994 — 1995 годах — президент Ассоциации сибирских и дальневосточных городов.
В марте 1996 года избран мэром Новосибирска. С мая 1997 года — член Совета по местному самоуправлению в Российской Федерации. С ноября 1998 года — член Совета по местному самоуправлению при Президенте Российской Федерации. В декабре 1999 года избран главой администрации Новосибирской области. Полномочия члена Совета Федерации были признаны 16 февраля 2000 года. Был вице-президентом Союза российских городов. В декабре 2003 года повторно был избран губернатором Новосибирской области.
11 октября 2005 года вступил в ряды партии «Единая Россия».
В июле 2007 года полномочия губернатора Новосибирской области были продлены ещё на пять лет, после утверждения областным Советом кандидатуры Толоконского В. А., предложенной Президентом Российской Федерации В. В. Путиным.
9 сентября 2010 года указами Президента Российской Федерации Дмитрия Анатольевича Медведева принята отставка губернатора Новосибирской области и Виктор Толоконский назначен на должность полномочного представителя президента в Сибирском федеральном округе, а временно исполнять обязанности губернатора назначен его первый заместитель — Василий Алексеевич Юрченко, который и был в дальнейшем утвержден на этом посту.
12 мая 2014 года Толоконский был назначен исполняющим обязанности губернатора Красноярского края.
Виктор Толоконский женат, имеет двоих детей. Наталья Петровна Толоконская-заведует кафедрой инфекционных болезней МедАкадемии, сын Алексей — заместитель министра здравоохранения НСО, дочь Елена — заведующая отделением Областной клинической больницы, зять Юрий Бравве — главный врач Областного диагностического центра.