Эдуард Толль родился в Ревеле, который сейчас называется Таллин, 14 марта 1858 года. Он был родом из остзейских немцев.
Он закончил естественно-исторический факультет университета в Дерпте [сейчас называется Тарту]. В свою первую экспедицию Толль совершил в Северную Африку, где он изучал флору, фауну и геологию Алжира и Балеарских островов.
После возвращения из экспедиции он защитил диссертацию по зоологии и стал работать в университете.
На научную деятельность Толля обратил внимание полярник Александр Бунге, который предложил молодому ученому отправиться в составе экспедиции к Новосибирским островам. Путешествие началось в 1885 году. Ученые прошли по реке Яне, собрали информацию о флоре и фауне, побывали в Верхоянске [Якутия] и на Новосибирских островах в Северном Ледовитом океане.
Во время пребывания на Новосибирских островах он сказал, что видит неизвестную землю примерно в 200 километрах. Он предположил, что это Земля Санникова.
В декабре 1886 года экспедиция закончилась, а ее участники вернулись в Санкт-Петербург. В Русском географическом обществе высоко оценили труд путешественников. Эдуарда Толля наградили большой серебряной медалью имени Н.М. Пржевальского. В 1889 году он стал ученым хранителем Минералогического музея Императорской Академии наук в Санкт-Петербурге.
В 1893 году Толль отправился в новую экспедицию, провел исследования на побережье Восточно-Сибирского моря. Во время экспедиции он устраивал склады с продовольствием на тот случай, если придется зимовать в Арктике.
Но главной мечтой Толля было желание найти Землю Санникова. О ней впервые заговорили в ХIХ веке. В 1808 году ученый Матвей Матвеевич Геденштром отправился в экспедицию для исследования побережья Северного Ледовитого океана. В путешествии его сопровождал охотник Яков Санников.
Во время пребывания на острове Новая Сибирь они увидели на северо-востоке ранее неизвестную землю. Эти земли отметили на карте, а вместо названия написали "земли, виденные Санниковым".
В 1898 году Эдуард Толль начал разработку экспедиции на поиски Земли Санникова. Правительство поддержало планы ученого и выделило необходимые денежные средства. Шхуна "Заря" отправилась в экспедицию 4 июля 1900 года.
Исследователям понадобился год, чтобы приблизиться к месту предполагаемого нахождения Земли Санникова. Сложная ледовая обстановка и постоянные туманы сделали продолжение поисков невозможным. Толль и его последователи остались на вторую зимовку у острова Котельный.
У путешественников заканчивалась провизия и уголь. В июле 1902 года Эдуард Толль, астроном Фридрих Зееберг и еще двое участников экспедиции последнюю попытку добраться до Земли Санникова. Но они пропали без вести.
Капитан шхуны Федор Матисен ждал Толля, но запасы угля заканчивались, и 5 сентября 1902 года корабль взял курс на Тикси.
На следующий год под руководством Александра Колчака на поиски Эдуарда Толля отправилась экспедиция. К сожалению, ученого и его сподвижников она так и не нашла.
Попытки найти Землю Санникова предпринимались и позже, но они так и не увенчались успехом.