La scurt timp după Revoluția rusă din 1917, mama lui Toumanova, Eugenia Toumanova, a părăsit Georgia, Rusia, în căutarea primului ei soț, Konstantin Zakharov. Ea era însărcinată în acel moment. L-a născut pe Toumanova în Siberia. S-a verificat că Toumanova are origini georgiene.
Părinții lui Toumanova s-au despărțit în timpul revoluției. Toumanova avea 18 luni înainte ca părinții ei să se regăsească. Familia a plecat din Rusia la Shanghai, în China. Au locuit acolo timp de un an. Apoi s-au mutat la Cairo. După ce a locuit în tabere de refugiați, familia s-a mutat la Paris. Acolo exista o mare comunitate de emigranți ruși.
După ce s-a mutat la Paris, Toumanova a luat lecții de pian și a studiat balet cu Olga Preobrajenska. Toumanova a spus că aceasta a fost "prima și singura ei profesoară permanentă" și o "prietenă nemuritoare". A debutat la Opera din Paris la vârsta de zece ani în baletul pentru copii L'Éventail de Jeanne. George Balanchine a văzut-o la orele de balet și a angajat-o pentru Ballet Russe de Monte Carlo al lui de Basil ca una dintre cele trei "balerine bebeluș".