Будущий советский конструктор родился 18 марта 1893 г. в Саратове. Достигнув совершеннолетия, Алексей Александрович поступает учиться на физико-математический факультет Московского университета (1911-1915). Возможно, данное образование сделало бы из него ученого близкого к гражданской специализации, но вскоре он окончит Михайловское артиллерийское училище (1916-1917).Уникальное сочетание образовательных программ дало предпосылки к формированию мышления конструктора.
После Великой русской революции Алексей Александрович начинает служить в РККА. Новое государство нуждалось в военных кадрах и инженерах. В конце 1920-х гг. в СССР проходило формирование механизированных войск. При этом в стране практически отсутствовала научно-техническая школа. Для ее формирования было решено сделать опору на 1000 военных инженеров, которые были направлены в гражданские конструкторские бюро. В 1927 г. А.А.Толочковраспределился в одно из них, окончив Артиллерийскую академию РККА.
Отличные знания, умение вести научную работу, навыки, полученные за время службы и организаторские способности, позволили ему занять пост начальника сектора опытных конструкций Технического совета Наркомата Вооружений.
В числе разработок, в которых А.А.Толочков принял участие:37-мм автомат Кондакова-Толочкова (АКТ-37), для установки на зенитные пушкии самолеты (1932 г.); гусеничная самоходная артиллерийская установка (САУ)береговой обороны со 152 мм морским орудием Б-10 (1933 г.);76-мм безоткатная пушка для самолетов (1934 г.); САУ с двумя спаренными 122-мм гаубицами М-30 на базе шасси Т-34, которая должна была получить индекс СУ-2-122 (работа велась в 1942-1943 гг., но проект не нашел реализации). Также он внес вклад в разработку жидкого топлива, которое может использоваться вместо пороха. Этот список далеко не полон, но даже он показывает ширину научного диапазона конструктора.
В апреле 1942 г. Алексею Александровичу и еще двум инженерам была присуждена Сталинская премия «за разработку новых типов артиллерийского вооружения». В июле того же года ему было присвоено звание генерал-майора инженерно-артиллерийской службы. В общей сложности конструктор получил 30 авторских свидетельств.
После окончания войны А.А.Толочков передавал свой бесценный опыт, являясь заместителем начальника научно-исследовательского Академии артиллерийских наук, а по совместительству заведующим кафедры «Проектирование артиллерийских систем» и «Автоматизированные системы машиностроения».
Его достижения в науке и образовании отмечены научной степенью доктора технических наук, и званием профессора и заслуженного деятеля науки и техники РСФСР. Среди государственных наград А.А. Толочкова ордена Ленина, Красного Знамени, Трудового Красного Знамени и Красной Звезды.
В своих воспоминаниях Дмитрий Фёдорович Устинов так охарактеризовал конструктора:«возглавлял сектор всю войну заместитель председателя техсовета, талантливый ученый и конструктор, автор ряда оригинальных научных трудов, доктор технических наук, профессор, военный инженер 1 ранга, затем генерал-майор Алексей Александрович Толочков. Под его руководством коллектив сектора работал слаженно и целеустремленно и многое сделал для развития отечественного вооружения».
А.А. Толочков умер 15 августа 1974 г.