A Tolna megyei Hagymássy Lajos – aki később szülőföldjéről választotta a Tolnai nevet – apja falusi jegyzőként dolgozott, amíg szabadságharcos múltja miatt el nem vesztette állását. A tehetséges fiú előtt mégis megnyíltak a kapuk, a nagykőrösi gimnáziumban maga
Arany János egyengette útját.
A fővárosban, a frissen létrehozott református lelkészképzőben tanult tovább. Bár kiváló eredménnyel tette le lelkészi vizsgáit, végül a pesti református főgimnáziumban kötött ki, ahol magyar, latin és görög irodalmat oktatott. Már első versei és balladái feltűnést keltettek, alig 30 évesen
a Kisfaludy Társaság is a tagjai közé választotta.
A gyülekezet kivonult a prédikációról
Az ígéretes pályakezdés után 1868-ban elfogadta a marosvásárhelyi református egyház meghívását. A lelkész azonban heves természete, kérlelhetetlen igazságérzete miatt hamar összetűzésbe került a hívekkel és az egyházi vezetéssel. Nemcsak prédikációiban ostorozta a város vezetőinek és befolyásos polgárainak erkölcsi visszásságait, de irodalmi munkáiban is pellengérre állította őket. A helyzet odáig fajult, hogy 1877-ben a gyülekezet kivonult a húsvéti beszéde közben, és állítólag ezután már csak pisztollyal a zsebében mert utcára lépni.
Marosvásárhelyi évei alatt próbálta fellendíteni a város kulturális életét is. Saját költségén kiadott folyóiratában az irodalmi élet visszásságait is célba vette. Ezért Gyulai Pál és köre sikeresen megakadályozta, hogy egyetemi előadásokat tarthasson, hiába szerezte meg az egyetemi magántanári címet.
1884-ben távoznia kellett Marosvásárhelyről. Az új püspököt ugyanis Tolnai Lajos leleplezte, hogy egy francia prédikátor beszédét sajátjaként adta elő. Tolnai nem várta meg, míg eltávolítják, önként mondott le állásáról.
Nem törleszkedett senkihez
Budapesten szinte mindent elölről kellett kezdenie. Az irodalomtörténet doktora 5 évig állás nélkül tengődött, mire 1889-ben óraadó tanári pozícióhoz jutott a IX. kerületi polgári iskolában. Több lapban publikált, olykor három regénye futott párhuzamosan folytatásokban. Nem fogta vissza magát: regényeiben és novelláiban továbbra is
könyörtelenül tárta fel a társadalmi visszásságokat.
Gyakran valós személyeket mintázott meg műveiben, akár teljes nevükön szerepeltetve őket – nem csoda, hogy ellenségei száma egyre nőtt. Végül igazgatói kinevezést kapott a polgári iskolában, termékeny szerző maradt, és egy évtizeden át szerkesztette a Képes Családi Lapokat. Régi harcos szelleme megfakult, utolsó éveiben főként rövidebb írásokat, karcolatokat publikált, amelyekben azért fel-felvillant korábbi szatirikus tehetsége.
Az egyik legemlékezetesebb műve a józsefvárosi Tisztviselőtelep születéséről írt regénye. Maga is lakott itt. A történet folytatásokban jelent meg 1890-ben a Pesti Naplóban. A felháborodott telep lakói – akik magukra ismertek a korrupciót, uzsorát és erkölcsi romlottságot bemutató karakterekben – küldöttséget menesztettek a főszerkesztőhöz. A mű félbeszakadt a tiltakozások miatt, és csak 2018-ban jelent meg Új föld, új szerencse címmel. Nemcsak irodalomtörténeti kuriózum, hanem
értékes kordokumentum is.
Ady és Móricz is elismerte
1902-ben bekövetkezett halála után munkássága feledésbe merült. Ady Endre így emlékezett róla: „nem volt semmi bűne, csak különb volt, mint a többi. Éles volt a szeme, tehát keserű volt nagyságos szíve.” Móricz Zsigmond
„az elsikkasztott s mégis legnagyobb magyar regényíró elmének”
nevezte.
Tolnai Lajost a modern magyar irodalom korai előfutárának tartják. Józsefvárosban utcát neveztek el róla 1951-ben, igaz, nem a Tisztviselőtelepen. A XX. század első felében a főként bordélyházairól és kocsmáiról hírhedt Conti utcát nevezték át a moralizáló íróról (Conti Lipót Antal kőfaragó családja egykor a környező telkeket birtokolta). Szavai 2002 óta emléktáblán olvashatók: „ha igazat ír, egy költő sem adhat mást, mint amit átélt”. A Fiumei úti sírkertben nyugszik.