Тяга к железкам у будущего конструктора оружия проявилась еще в раннем детстве. Мальчик рос тихим, нелюдимым и вечно пропадал в кузнице. В семь лет он сделал из дерева и жести маленький плуг, чем привел в восторг обитателей своей станицы. 11-летний Федор работал на уровне опытного мастера. Там же, в кузнице он встретился с оружейником тульского завода, что и определило его судьбу.
Окончив Новочеркасскую военно-ремесленную школу по специальности "оружейник", Токарев был направлен мастером в казачий полк. В 1907 году на курсах при офицерской стрелковой школе он впервые увидел пулемет Максима. Тогда же ему попалась первая книга на русском языке о пулеметах. "Я хорошо изучил этот материал и много раз задавал себе вопрос: почему в нашей армии нет такого оружия? Но ответить на него не мог", - писал Токарев.
Год спустя молодой оружейник создал автоматическую винтовку на основе "трехлинейки" Мосина и получил за нее премию военного министерства. В ходе войсковых испытаний его оружие превзошло винтовку, созданную капитаном Федоровым - автором книги, произведшей сильное впечатление на Токарева.
Запуску винтовки в производство помешала Первая мировая война, в которой есаул Токарев командовал сотней и получил пять боевых наград за личную храбрость. Последовавшая за ней революция сделала бывшего офицера, перешедшего на сторону советской власти, начальником образцовой мастерской - сначала в Ижевске, затем на Тульском оружейном заводе.
В 1925 году Красная армия приняла на вооружение ручной пулемет МТ, переделанный Токаревым из пулемета Максима. Сохранив основное достоинство британского пулемета, безотказный механизм, Федор Васильевич избавил оружие от "максимовских" недостатков.
Вес британского пулемета со станком и заправленным водой кожухом составлял 90 килограммов. Токарев заменил охлаждение на воздушное, вместо громоздкого и тяжелого станка поставил пулемет на сошки, приделал деревянный приклад и спусковой крючок. Стрелять из МТ стало гораздо удобнее, пулеметчик получил мобильность и мог менять огневую позицию без посторонней помощи.
В 1927 году Токарев разработал первый отечественный автомат (тогда его называли пистолетом-пулеметом) под револьверный патрон. К 1939 году он довел до ума первую свою разработку - самозарядную винтовку СВТ, хорошо зарекомендовавшую во время финской войны. В 1940 году на базе СВТ была создана снайперская винтовка.
В 1931 году был принят на вооружение первый отечественный самозарядный пистоле ТТ (Тульский, Токарева). Он победил в конкурсе на новый армейский пистолет для замены устаревшего нагана. Среди требований было использование немецкого 7,63-миллиметрового патрона "Маузер", который массово закупался и производился по лицензии для стоявших на вооружении РККА одноименных пистолетов.
Токарев использовал эффективную схему запирания ствола от знаменитого Colt M1911, дизайн Browning M1903 и ряд оригинальных решений. Ударно-спусковой механизм объединен в единый блок и отделяется от рамы при разборке пистолета для чистки и смазки. Размещение боевой пружины в курке сократило размеры рукоятки. ТТ не имел отдельного предохранителя - его функцию выполнял взвод курка.
Главным достоинством ТТ была его огневая мощь. "Еще ни одному человеку на свете не удавалось сосредоточить столько смертоносной силы в таком маленьком кусочке металла!" - заметил, познакомившись с пистолетом, легендарный оружейник Джон Браунинг. Разработка Токарева стала одним из лучших пистолетов Второй мировой войны, его производили (по лицензии и просто так) в десятке с лишним стран мира.
После войны, а в особенности в 90-е годы XX века огневая мощь ТТ снискала ему популярность в криминальных кругах. Патрон калибра 7,63 миллиметра с легкостью пробивает бронежилет, а пистолет является фаворитом теневого рынка оружия и до сих пор состоит в арсенале криминальных киллеров.
Федор Васильевич Токарев не пользовался чертежами. Выносив в голове идею очередного изделия, он становился к верстаку или станку и сам вытачивал необходимые детали. Своими руками он создал порядка 150 пистолетов, карабинов, винтовок, автоматов и пулеметов. Мастерство и простота, преданность делу расположили к нему рабочих и сотрудников. Во время войны, когда ТОЗ был эвакуирован на Урал, 70-летний оружейник постоянно бывал в цехах, где ежемесячно собирали 50 тысяч СВТ, заряжая рабочих своей энергией.
Токарев внес 50 тысяч рублей "на усиление мощи стрелкового вооружения армии", вел переписку с войсковыми частями, желая знать, как его оружие ведет себя в бою. С фронта оружейнику приходили пачки писем с благодарностями от солдат. Легкая и безотказная, винтовка СВТ стояла на вооружении вплоть до конца 60-х годов. Ее использовали в том числе для обучения снайперов.
В 1948 году Федор Токарев сконструировал фотоаппарат для панорамной съемки ФТ-1. Необычного вида камера выпускалась Красногорским механическим заводом и поставлялась на экспорт под марками "Spiratone", "Panorama", "Spaceview".