Толкки присоединился к Stratovarius в 1984 году. До этого он играл в составе групп Antidote, Thunder и Road Block. В начале своей карьеры в Stratovarius он был одновременно вокалистом, соло- и ритм-гитаристом, и даже бас-гитаристом (до появления в группе постоянного басиста Яри Кайнулайнена). Это привело к принятию после выхода третьего альбома группы - Dreamspace - важного решения, которое заключалось в приглашении в группу профессионального вокалиста Тимо Котипелто в 1994 году. Это произошло в значительной степени из-за желания Толкки больше времени уделять на «музыкальное» и общее руководство группой (что привело к увольнению двух изначальных членов группы — Туомо Лассила, страдающего от болезни суставов и Антти Иконена), вместе с потребностью отчётливее концентрироваться на собственной гитарной работе.

В этом же году Толкки выпускает свой первый сольный альбом Classical Variations And Themes, который был плодом его долгих амбициозных планов. Альбом получился весьма отличающимся от работ со Stratovarius, с влиянием нео-классического металла и с акцентом на инструментальные композиции. В 2002 он выпускает второй сольный альбом — Hymn To Life, который в большей степени носит персональный характер; затрагивающий такие эмоциональные темы, как его отношение к Богу и к умершему отцу.

В 2003 году было объявлено, что вокалист Тимо Котипелто и ударник Йорг Михаэль покинули Stratovarius в из-за конфликта с Толкки. Осенью 2003 года в прессе появились сообщения что Толлки был атакован с ножом одним из зрителей после одного из последних концертов Stratovarius в Испании, сопровождавшиеся фотографиями окровавленного Толкки. В 2004 году ему был поставлен диагноз биполярное аффективное расстройство, следующее за глубокой депрессией. После госпитализации и курса лечения Толкки вернулся к музыкальной деятельности: в январе 2005 было объявлено, что Stratovarius воссоединился в прежнем составе и работает над новым альбомом. Альбом Stratovarius был выпущен в сентябре 2005 года. Как позже заявил сам Толлки, конфликт с Котипелто и Михаэлем и их последующий уход из Stratovarius, а так же нападение на него в Испании были инсценированы как часть PR-кампании, направленной на повышение популярности Stratovarius. По словам Толкки, последующее психическое расстройство не было инсценировано, а было вызвано стрессом, связанным с проведением PR-кампании, основанной на лжи.