Toivo Kuula opiskeli musiikkia Helsingin musiikkiopistossa (myöhemmin Sibelius-Akatemia) vuosina 1900–1903, mutta joutui varojen puutteessa keskeyttämään. Vuonna 1905 hän tutustui Selim Palmgreniin ja hänen avustuksellaan sai opintolainan ja jatkoi opiskelua Helsingissä 1906–1908. Etelä-Pohjanmaan Kotiseutuyhdistyksen apurahan turvin hän keräsi vuoden 1907lta kesällä 262 kansanlaulua ja 34 polskaa Pohjanmaa.
Kuula avioitui vuonna 1905 luokkatoverin Rauha Nelimarkan (Silja Valo) kanssa. Heille syntyi lapsi Aune, joka kuoli pian syntymänsä jälkeen. Kuula sävelsi hänen muistokseen sekakuorolaulun ”Tuuti lasta Tuonelan” ja myöhemmin yksinlaulun ”Kesäyö kirkkomaalla”. 1908–1909 hän opiskeli musiikkia ja säveltämistä ulkomailla Bolognassassa, Leipzigin konservatorio ja Pariisissa. Kuula toimi kapellimestarissana Oulu Soitannollisen Seuran orkesterissa 1910–1911, Helsingissä hyvän ystävänsä Leevi Madetojan apulaisena 1912–1914 ja Viipurin Musiikin Ystävien orkesterissa 1916–1918. Hän oli myös Suomen Säveltaiteen Liiton (SSL) perustajajäsen 1917.
Vuonna 1913 hän erosi Siljasta ja kihlautui laulaja Alma Silventoisen kanssa. Vuoden päästä he menivät naimisiin Lappeenrannanssassa Skinnarilanhovi ja vuonna 1917 heille syntyi tytär Sinikka, josta myöhemmin tuli tunnettu pianotaiteilija.
Toivo Kuula kuoli 18. toukokuuta 1918 Viipurin lääninsairaalassa. Hän haavoittui vappuyönä ravintola Seurahuoneen pihalla riidan päätteeksi sisällissodan jälkeisessä valkoisten voitonjuhlassa. Kuula oli käsirysyn yhteydessä puukottanut jääkärivänrikki Edmund Mauritz Nylundia. Tilanne rauhoittui, mutta Kuulan poistuessa ravintolasta jääkärialiupseeri Oskar Einar Pirinen ampui häntä ravintolan portailla. Kuula menehtyi pari viikkoa myöhemmin vammoihinsa ja Pirinen vangittiin. Myöhemmin vartiomies ampui Pirisen tämän yritettyä karata. Kuulan isän kertoman mukaan Toivo Kuula ehti vielä ennen kuolemaansa kääntyä takaisin vanhoillislestadiolaisuuteen.
Toivo Kuulan hauta on Helsingin Hietaniemen hautausmaalla Alman haudan vierellä. Paikalle pystytetyn hautapatsaan (1922) on tehnyt Alpo Sailo.