В 1851—53 Т. на Кавказе участвует в военных действиях (сначала в качестве волонтёра, затем — артилеристского офицера), а в 1854 отправляется в Дунайскую армию. Вскоре после начала Крымской войны его по личной просьбе переводят в Севастополь (в осажденном городе он сражается на знаменитом 4-м бастионе). Армейский быт и эпизоды войны дали Т. материал для рассказов «Набег» (1853), «Рубка леса» (1853—55), а также для художественных очерков «Севастополь в декабре месяце», «Севастополь в мае», «Севастополь в августе 1855 года» (все опубликовано в «Современнике» в 1855—56). Эти очерки, получившие по традиции название «Севастопольские рассказы», смело объединили документ, репортаж и сюжетное повествование; они произвели огромное впечатление на русское общество. Война предстала в них безобразной кровавой бойней, противной человеческой природе. Заключительные слова одного из очерков, что единственным его героем является правда, стали девизом всей дальнейшей литературной деятельности писателя. Пытаясь определить своеобразие этой правды, Н. Г. Чернышевский проницательно указал на две характерные черты таланта Т. — «диалектику души» как особую форму психологического анализа и «¼непосредственную чистоту нравственного чувства¼» (Полн. собр. соч., т. 3, 1947, с. 423, 428).
В 1855 Т. приехал в Петербург, сблизился с сотрудниками «Современника», познакомился с Н. А. Некрасовым, И. С. Тургеневым, И. А. Гончаровым, Чернышевским и др. Годы 1856—59 ознаменованы попытками Т. найти себя в незнакомой литературной среде, освоиться в кругу профессионалов, утвердить свою творческую позицию; это — и пора поисков, проб, ошибок, творческих экспериментов. В рассказе «Утро помещика» (1856, фрагмент неосуществленного «Романа русского помещика») Чернышевский впервые отметил у автора «мужицкий» взгляд на вещи (см. там же, т. 4, 1948, с. 682). Написанная под влиянием кружка А. В. Дружинина повесть «Альберт» (1857—58) выражала идею «избранничества», священного огня, вложенного в художника свыше. В рассказе «Люцерн» (1857), навеянном впечатлениями первой поездки в Западную Европу (1857), общественный темперамент Т., яростно атакующего буржуазное лицемерие, бессердечие, социальную несправедливость, предвещает автора «Воскресения» и поздних публицистических трактатов. Роман «Семейное счастье» (1858—59) призван был показать крушение идеала уединённого «счастливого мирка». В финале романа зарождалась будущая толстовская концепция семейного долга женщины, её добродетели и самопожертвования в браке. Роман, опубликованный в «Русском вестнике» М. Н. Каткова (что ознаменовало отход Т. от «Современника»), заметного успеха у читателей не имел.
Тяготение к народной теме, широкому эпосу вызревало у Т. уже в повести «Казаки» (1853—63). На Кавказе, среди величавой природы и простых, чистых сердцем людей герой повести полнее сознаёт фальш светского общества и отрекается от лжи, в какой жил прежде. Критерием правды социального поведения для Т. становится природа и сознание человека, близкого природе, почти сливающегося с ней.
Неудовлетворённый своим творчеством, разочарованный в светском и литературном кругах, Т. на рубеже 60-х гг. решил оставить литературу и обосноваться в деревне. В 1859—1862 он много сил отдаёт основанной им в Ясной Поляне школе для крестьянских детей, изучает постановку педагогического дела в России и за границей (путешествие 1860—61), издаёт педагогический журнал «Ясная Поляна» (1862), проповедуя свободную, лишённую строгой программности и казённой дисциплины систему образования и воспитания.
В 1862 Т. женится на Софье Андреевне Берс (1844—1919) и начинает жить патриархально и уединенно в своей усадьбе как глава большой и всё увеличивающейся семьи. В годы крестьянской реформы Т. исполняет обязанности мирового посредника Крапивенского уезда, разрешая тяжбы помещиков с крестьянами, как правило, в пользу последних. В его мировоззрении в эту пору причудливо соединяются верность духу старой родовой аристократии, далёкой от двора и живущей понятиями сословной чести, и демократические устремления. «Совестливое дворянство» как бы подаёт руку мужику через голову буржуазии, бюрократии и городского мещанства.
Аристократ по воспитанию и семейной традиции, Т. нашёл выход из духовного кризиса конца 50-х гг. в сближении с народом, его интересами, нуждами. Вся логика идейных и творческих исканий писателя начала 60-х гг. — стремление к изображению народных характеров (рассказ «Поликушка», 1861—63), эпический тон повествования («Казаки»), попытки обратиться к истории для понимания современности (начало романа «Декабристы», 1860—61, опубликован 1884) — вела его к замыслу романа-эпопеи «Война и мир».
60-е гг. — пора расцвета художественного гения Т. Позади остались «годы учения» и «годы странствий». Живя оседлой, размеренной жизнью, он нашёл себя в интенсивном, сосредоточенном духовном творчестве. Самобытные пути, освоенные Т., при всей его видимой литературной одинокости, привели к новому взлёту национальной культуры.
«Война и мир» (1863—69, начало публикации 1865) стала уникальным явлением в русской и мировой литературе, сочетавшим глубину и сокровенность психологического романа с размахом и многофигурностыо эпической фрески. Своим романом писатель отвечал на насущное стремление литературы 60-х гг. понять ход исторического развития, роль народа в решающие эпохи национальной жизни. Обращение к особому состоянию народного сознания в героическую пору 1812 года, когда люди из разных слоев населения объединились в сопротивлении иноземному нашествию, создало почву для эпопеи. В свою очередь, поэзия национальной общности находила себе поддержку в утопическом взгляде писателя, с любовью воссоздавшего жизнь поместного дворянства начала века. В отчуждённости от своего народа в пору грозных испытаний Т. видит главный порок «призрачной» жизни петербургского придворного и светского общества. И, напротив, патриотизм Ростовых предстаёт частью общей стихии народной жизни. Роман пронизывает важнейшая мысль-чувство художника, организующая и его сюжет. Первый этап осознания человеком себя как личности — высвобождение его из пут сословия, касты, кружка (так выделяются и отдаляются от придворного круга, салона Шерер Андрей Волконский и Пьер Безухов). Второй этап — слияние личного сознания с огромным внеличным миром, с народной правдой, обогащение ею и растворение себя в ней. При всей противоречивости духовных исканий Волконского и Безухова главным итогом в движении их судеб остаётся преодоление эгоизма и сословной замкнутости: от гордой единичности, субъективности герои приходят к сознанию своей сопричастности другим людям, народу (сходный путь пройдут Левин, Нехлюдов — герои позднейших произведений Т.). Националные русские черты автор «Войны и мира» видит в «скрытой теплоте патриотизма» (Собр. соч., т. 6, 1951, с. 214), в отвращении к показной героике, в спокойной вере в справедливость, в скромном достоинстве и мужестве (образы простых солдат, Тимохина, капитана Тушина). Народная мудрость Кутузова выступает ещё ярче в сравнении с декоративным величием Наполеона, облик которого сатирически снижен. При всей художественной свободе в изображении исторических лиц Т. не выдвигает их в центр своей эпопеи. Он тяготеет к признанию объективных движущих сил истории, слагающих судьбу народа, нации. Война России с наполеоновскими войсками изображена как война всенародная. Русские, по словам Т., подняли «¼дубину народной войны¼», которая «¼гвоздила французов до тех пор, пока не погибло все нашествие» (Полн. собр. соч., т. 12, 1933, с. 120—21).
Полнота и пластичность изображения, разветвлённость и перекрещение судеб, несравненные картины русской природы — черты эпического стиля «Войны и мира». Характерные для классического эпоса понятия рока, судьбы заменяются у Т. понятием жизни в её стихийном течении и разливе. Т. отвергает традиционные представление о «герое». Его героем в романе как бы становится сама жизнь (частная и общая, «роевая»), её неторопливый ход, её радости и горе, победы и неудачи, простые и вечные её моменты (рождение, любовь, смерть), торжество её постоянного обновления. Мысль, психология не менее, чем «жизнь» в её действиях и свершениях, занимают автора романа. Сложная внутренняя борьба, неожиданные разочарования и открытия, новые постижения мысли и новые сомнения — вот что неизменно сопутствует исканиям толстовских героев. Автор создаёт иллюзию непрерывно текущего психического процесса, «ядро» которого состоит в стремлении к правде, к справедливости, пробивающих себе путь сквозь инерцию жизни, обычаи среды, настроения минуты.
