Незаконнорожденный сын графа Александра Николаевича Толстого, родившегося 12 августа 1858 года под Выборгом, образование высшее, юрист, двойной тезка графа Александра Николаевича Толстого, старшего брата писателя А. Н. Толстого. В августе 1916 года Решением Департамента Герольдии Правительствующего Сената, Дмитрий Быстролётов введен в Личное почетное гражданство Российской империи, в октябре 1917 года введен в графское достоинство Российской империи — граф Толстой.
В 1904—1913 гг. жил в Петербурге. В 1913—1917 гг. учился в Севастополе в Морском кадетском корпусе.
В 1919 г. окончил выпускные классы классической гимназии города Анапы, одновременно, окончил выпускные классы Мореходной школы города Анапы - штурман дальнего плавания. В 1922 г. окончил выпускной класс колледжа для европейцев-христиан в Константинополе. В мае 1922 г. принят на медицинский факультет Университета имени Яна Амоса Коменского в Братиславе, в ноябре 1922 г. перевёлся в Карлов университет в Праге, в 1924 г. перешел на юридический факультет того же университета и окончил его в 1927 г. получив диплом "Специалиста по мировой торговле нефтью", в марте 1928 г. защитил диссертацию "Основные проблемы права в освещении исторического и диалектического материализма", присвоена ученая степень доктора права. В 1935 г. окончил медицинский факультет Цюрихского университета (под чужой фамилией и документами), в 1936 г. защитил диссертацию по гинекологии, присвоена ученая степень доктора медицины. Учился в Академии Искусств Парижа и Берлина, принят в 1937 г. в "Союз художников СССР"
Работая в Советском торгпредстве и полпредстве в Праге, сотрудничал с ИНО ОГПУ (внешней разведкой СССР), с февраля 1924 г. на территории Чехословацкой республики занимался сбором информации по технической, экономической и политической разведки. С 1930 г. штатный сотрудник ИНО ОГПУ, с 1930-1937 г.г. работал на нелегальном положении в сопредельных государствах Азии, Северной и Южной Америки, Африки и Европы, в качестве нелегала-вербовщика и руководителя группы нелегалов (псевдонимом "Андрей"). Задания Быстролётову из "Центра" выдавал непосредственно А.Х. Артузов, действуя через легальных и нелегальных резидентов ИНО (Н.Г. Самсонова, Б.Я. Базарова, Т. Малли, И.С. Порецкого и др.). Обеспечил руководство СССР дипломатическими шифрами и кодами Англии, Германии, Италии, Финляндии, Франции. Организовал получение из Государственного департамента США секретной информации. Контролировал личную переписку Гитлера и Муссолини. Достал для СССР ряд новейших технологий и образцов вооружения.
17 сентября 1938 г. Быстролётов арестован по обвинению в шпионаже, 8 мая 1939 г. Военная Коллегия Верховного суда Союза ССР приговорила Быстролётова Дмитрия Александровича к лишению свободы в исправительно-трудовых лагерях сроком на двадцать лет с поражением в политических правах на пять лет и с конфискацией имущества лично ему принадлежащего.
С 1939-1940 г.г. отбывал заключение в Нарильлаге.
С 1940-1941 г.г. отбывал заключение в Мариинске (Сиблаг).
С 1941-1947 г.г. отбывал заключение в Суслово (Сиблаг).
В январе 1948 г., по указанию Министра Государственной Безопасности СССР Абакумова доставлен под конвоем в Москву. За отказ от амнистии и за отказ работать в МГБ, Абакумов своей властью изменил приговор Быстролётова от 8 мая 1939 г., на пять лет одиночной камеры, после чего расстрелять.
С 1948-1951 г.г. отбывал заключение в одиночной камере Сухановской особорежимной тюрьмы.
В 1951 г. сошел с ума, помещен на лечение в тюремную больницу, после лечения направлен в спецлагеря (советскую каторгу).
С 1951-1952 г.г. отбывал заключение в Озерлаге (строительство Байкало-амурской магистрали).
С 1952-1954 г.г. отбывал заключение в Камышлаге (строительство нефтеперегонного завода в Омске).
В 1954 г. после инсульта освобожден от отбытия заключения ("актирован").
В 1956 г. за отсутствием состава преступления реабилитирован.
С 1957-1975 г.г. жил в Москве, работал, при знании 22 иностранных языков, языковым редактором во Всесоюзном НИИ медицинской и медико-технической информации министерства здравоохранения СССР, в том числе работал и над литературным произведением "Пир бессмертных" в 17 книгах, завершенное незадолго до смерти автора. Вот что писала жена Дмитрия Александровича Председателю КГБ СССР Ю. В. Андропову, за несколько месяцев до смерти мужа:
Умер Быстролётов Дмитрий Александрович 3 мая 1975 года, похоронен в Москве на Хованском кладбище.
Приказом ОГПУ 17 сентября 1932 г. награждён боевым оружием с надписью: «За беспощадную борьбу с контрреволюцией от Коллегии ОГПУ».
В мировой литературе ещё не было литературного произведения, созданного профессиональным разведчиком-нелегалом, который, без контроля со стороны спецслужб, спокойно и откровенно рассказывает и размышляет на страницах 17 книг "Пир бессмертных" о своей жизни и работе, при этом автор просил обнародовать его книги через много лет после свой смерти.
Том 1 - кн. 1-5 "Залог бессмертия", "Превращения", "Пучина", "Путешествие на край ночи" - 588 с. Том 2 - кн. 6-9 "Шёлковая нить", "Молодость в клетке", "Испытание одиночеством", "Записки из живого дома" - 678 с. Том 3 - кн. 10-11 "Человечность", "Трудный путь в бессмертие" - 448 с.