Руският генерал Едуард Тотлебен е роден на 8 май 1818 година в семейството на дребен немски аристократ в Латвия. Ориентира се към военнна кариера и учи в Петербургското военноинженерно училище. Тотлебен постъпва в армията през 1840 година и служи в Кавказ, участва и в Кавказката война.
Тотлебен е назначен през 1851 г. за началник на инженерите на Гвардейските и Гренадирските корпуси. По време на Кримската война той служи в Дунавската армия, където е помощник на генерал Шилдер. Там организира транспортирането на войските на генерал Михаил Горчаков през река Дунав. Служи в Кримската армия и ръководи отбраната на Севастопол , където строи отбранителните фортификациони съоръжения и спасява хиляди войници и цивилни.
През март 1855 година Тотлебен е произведен в звание генерал-адютант. Изучава инженерството на Франция, Белгия, Холандия и Германия. След завръщането си в Русия е назначен за директор на Инженерния департамент на Военното министерство . Тотлебен разработва системата на отбранителните съоръжения в западните части на Русия.
По време на Руско-турската война Тотлебен е командирован в Дунавската руска армия заради неуспешните атаки на Плевен. Той изработва план, който става ръководство за провеждането на пълна блокада на армията на Осман паша в Плевен и противодействие на системата от редути. Става фактически командир на Западния отряд .
През нощта на 28 ноември 1877 година турците се опитват да разбият обръча, но оставят на бойното поле 6 хиляди убити. Отстъпват и скоро капитулират. След пленяването на Плевнския турски гарнизон Тотлебен е началник на Източния отряд. Той става главнокомандващ на действащата руска армия от април 1878 до януари 1879 година и помага за организиране самотбраната на българския народ.
Генерал Тоатлебен умира на 1 юни 1884 година в Германия. Погребан е в Братското гробище на Севастопол при падналите защитници на града.
Генерал Тотлебен е почетен член на Петербургската академия на науките и Петербургския университет. Приносите му в областта на фортификацията оценени като нова епоха се използват и до днес. Неговото име носи селище в Плевенска област, булевард в София и улица в град Плевен.