Одна из самых востребованных актрис России. Дважды лауреат национальной кинопремии «Золотой орёл» — в номинации «Лучшая женская роль второго плана» (фильм «Шпион») и в номинации «Лучшая актриса на телевидении» (сериал «Палач»). Обладательница приза «За лучшую женскую роль» на Открытом российском кинофестивале «Кинотавр» в Сочи (2019, фильм «Выше неба») и диплома «За лучшую главную женскую роль» на Международном кинофоруме «Золотой Витязь» — за роль Марии в фильме «На дальних рубежах» (2021).
Лауреат Молодёжной премии «Триумф» (2003) и Премии Правительства Российской Федерации в области культуры (2005).
Виктория Толстоганова с юных лет мечтала о сцене, с 11 лет занималась в Театре юных москвичей (ТЮМ) при Дворце пионеров на Ленинских горах. Окончила Российский институт театрального искусства — ГИТИС (1996), где прошла традиционную школу русского психологического театра в мастерской народного артиста РФ, профессора Леонида Хейфеца. Ещё будучи студенткой, была приглашена в труппу Московского драматического театра им. К.С. Станиславского, где прослужила до середины 2000-х годов. Играла в спектаклях таких режиссёров, как Иосиф Хейфиц («Мы начинаем новую жизнь, или Полонез Огинского»), Виктор Шамиров («Маскарад»), Владимир Мирзоев («Хлестаков», «Двенадцатая ночь», «Укрощение строптивой»).
Сотрудничала с Центром драматургии и режиссуры, театром «Практика», Театром Наций. Со спектаклем «Борис Годунов», который поставил известный английский режиссёр Деклан Доннелан, посетила международный театральный фестиваль в Венесуэле.
С 2019 года сотрудничает с Московским театром «Современник», играет вместе с Сергеем Шакуровым в спектакле «Папа» (режиссёр Евгений Арье). Исполняет главную роль в антрепризной постановке компании «Арт-партнёр XXI» и режиссёра Данила Чащина «Это всё она», с которой выступает на столичных сценах и гастролирует по городам России.
В кино дебютировала в 1997 году, сыграв главную роль в короткометражном фильме «Дневная обязанность». В 2002 году получила приз «За лучший дебют» Международного фестиваля актёров кино «Созвездие» — за роль в фильме «Раскалённая суббота» (режиссёр Александр Митта).
К настоящему времени фильмография актрисы насчитывает около 100 кинокартин и сериалов. В числе наиболее значимых киноработ — «Ландыш серебристый» (2000, режиссёр Тигран Кеосаян), «Антикиллер» (2002, режиссёр Егор Кончаловский), «Дневник камикадзе» (2002, режиссёр Дмитрий Месхиев), «Подари мне жизнь» (2003, режиссёры Владимир Краснопольский и Валерий Усков), «Магнитные бури» (2003, режиссёр Вадим Абдрашитов), «Королёв» (2007, режиссёр Юрий Кара), «Утомлённые солнцем 2: Предстояние» и «Утомлённые солнцем 2: Цитадель» (2010–2011, режиссёр Никита Михалков), «Мосгаз. Дело № 2: Палач» (2014), «Движение вверх» (2017, режиссёр Антон Мегердичев), «Хозяйка горы» (2020, режиссёр Екатерина Двигубская), «Чиновница» (2021, режиссёр Оксана Карас), «Чёрное облако (2023, режиссёр Карен Оганесян), «Преступление и наказание» (2024, режиссёр Владимир Мирзоев).
Сыграла роль супруги Сергея Рахманинова в фильме «Ветка сирени» (2007, режиссёр Павел Лунгин) и роль поэтессы Ольги Берггольц в фильме «Седьмая симфония» (2021, режиссёр Александр Котт), посвящённом истории исполнения «Ленинградской» симфонии Шостаковича в блокадном Ленинграде.