С 1899 года хранитель в Геологическом музее Императорской Академии наук в Санкт-Петербурге.
Выезжал во многие экспедиции: Кузнецкий Алатау (1898), руководитель Хатангской (1905), Чукотской (1909—1910) и Семиреченской (1914—1916) экспедиций, исследователь Северного Кавказа, Кольского полуострова, Семипалатинской области и Енисейской губернии (1917).
↑Отчет о состоянии и деятельности Геологического комитета Дальнего Востока в 1920 году // Материалы по геологии и полезным ископаемым Дальнего Востока. 1921. № 24. С. 3-12
↑Баранова О. Г., Бубырева В. А. К 110-летию Александра Иннокентьевича Толмачёва // Фиторазнообразие Восточной Европы. 2013. № 4. С. 114—120.
Schmidt F. Tolmatschow’s Expedition in das Chatangagebeit // Zbl. Mineral. Geol. und Paläontol. 1905. S. 353—356; 615—616.
Энциклопедический словарь Ф. А. Брокгауза и И. А. Ефрона. 1907.
Чернышев Ф. Н. Известия об экспедиции И. П. Толмачева для исследования северного побережья Сибири от устья р. Колымы до Берингова пролива // Известия ИАН. 1910. Сер. 6. Т. 4. № 5. С. 345.
Данилин Е. Л. В неведомые земли. Красноярск: Красноярский университет, 1992. 304 с.
Копылов В. Один час в жизни геолога: И. П. Толмачёв — первооткрыватель нефтяного Нордвика на Таймыре // Сибирская старина: краеведческий альманах. Томск, 1993. № 3. С. 7-11.
Красникова О. А. Геолог и палеонтолог И. П. Толмачёв (1872—1950) и Чукотская экспедиция 1909—1910 гг. // Люди великого долга: 26 Крашенинниковские чтения. Петропавловск-Камчатский, 2009. С. 134—139.