Константин Тон родился 26 октября 1794 году в городе Санкт-Петербург. Рос в семье обрусевшего немецкого ювелира. С 1801 по 1804 год учился в Петришуле - школе при лютеранском приходе Святых Петра и Павла. Затем принят в воспитанники Императорской академии художеств и с 1808 года специально изучал в ней архитектуру под руководством главного наставника Воронихина. В 1815 году окончил академический курс со званием художника 1-й степени и малой золотой медалью, присуждённой за проект здания Сената.
В 1817 году Тон определился на службу при новоучреждённом комитете строений и гидравлических работ в Санкт-Петербурге. Тогда же разработал проект «Немецкого Трактира» на Крестовском острове. В начале 1818 года составил по заданной академией программе проект ярмарки, за который послан на 6 лет в Италию. В Риме занялся изучением памятников античного зодчества и сравнением первохристианских храмов с церквями новейших времён.
В 1822 году Константин Тон посетил Флоренцию, где представил свои работы местной академии и благодаря им принят в её члены. В Женеве составил проект загородного дома для бывшего придворного ювелира Дюваля, а затем отправился через Дижон в Париж и занялся там рисованием начисто своих неаполитанских и сицилийских этюдов. Вернувшись в Рим, сосредоточил свои труды на реставрации памятников античного зодчества.
В 1828 году Константин Андреевич вернулся в Санкт-Петербург, где получил поручение обратить бывший конференц-зал Академии художеств в галерею для размещения гипсовых слепков, устроить новый конференц-зал и вообще переделать некоторые части здания. В этом же году причислен к Кабинету Его Величества. В 1930 году получил звание академика и должность профессора 2 степени по части архитектуры.
В 1832 году Константин Тон создал проект храма Христа Спасителя в Москве. В 1833 году получил звание профессора Академии художеств. В 1839 году началось возведение Храма. Строительство длилось почти 44 года. Многочисленные проекты принесли архитектору колоссальный успех, Тон постоянно получал заказы и находился в расцвете творческих сил. Строил множество зданий и памятников.
В 1837 году Николай I поручил Тону создать проект Оружейной палаты и Большого Кремлевского дворца, который содержал бы в себе «все, что в памяти народной тесно связано с представлением обиталища Государя». По окончании строительства Большого Кремлевского дворца начал восстанавливать колокольню Ивана Великого.
В 1838 году Константин Тон издал большой альбом с собственными чертежами каменных церквей и колоколен в разных городах. Чуть позже архитектор выпустил дополнение к этому альбому с чертежами деревянных храмов. В 1842 году по заказу императора начал разрабатывать типовые чертежи для крестьянских домов в государственных поселениях.
В 1854 году Тон возглавил Академию художеств. Во время его ректорства Академия были восстановлены Ипатьевский монастырь в Костроме, Московский и Псковский кремли. В Академии архитектор основал Музей древнерусского искусства. Его экспонаты позже стали основой коллекции Русского музея.
С 1860-х годов Константин Андреевич фактически перестал получать заказы и работать над проектами. Его избрали почетным членом и корреспондентом Королевского института британских архитекторов и почетным членом Московского архитектурного общества. Умер 25 января 1881 году. Похоронили архитектора на Волковском кладбище в Санкт-Петербурге.
В Санкт-Петербурге на здании Московского вокзала К. А. Тону установлена памятная доска.
В Москве на левом фасаде Ленинградского вокзала К. А. Тону установлена памятная доска. Она представляет собой гранитную плиту с накладным поясным горельефным портретом К. А. Тона.
В 1994 году была выпущена почтовая марка России, посвященная Тону.
В 2017 году Банком России выпущена серебряная монета номиналом 25 рублей «Константин Андреевич Тон».
Постройки в стиле классицизма
Пристань со сфинксами у здания Академии художеств
Петропавловский собор город Клинцы.
Малый театр (преимущественно интерьеры).
Измайловская богадельня (пристройка к Покровскому собору и строения на месте бывшей царской усадьбы Измайлово).
Постамент памятника Державину в Казани.
Русско-византийский стиль
Храм святой великомученицы Екатерины в Екатерингофе.
Введенская церковь Семёновского полка.
Екатерининский собор в Царском Селе.
Петропавловская церковь Уланского полка в Петергофе.
Преображенская церковь Гренадерского полка.
Благовещенская церковь Конного полка.
Мироньевская церковь Егерского полка.
Колокольня Симонова монастыря.
Храм Христа Спасителя.
Большой Кремлёвский дворец.
Оружейная палата.
Вознесенский собор.
Богородице-Рождественский собор.
Собор Боголюбского монастыря.
Казанская церковь, Тивдия.
Петропавловская церковь.
Святые ворота и Богородице-Рождественский собор Ипатьевского монастыря.
Храмы по типовым проектам
Храм Покрова Пресвятой Богородицы д. Хотляны.
Собор Рождества Пресвятой Богородицы, Ростов-на-Дону.
Храм Рождества Христова, Арзамас.
Троицкий собор, Яранск.
Боголюбский собор, Мичуринск.
Троицкий кафедральный собор, Томск.
Святодуховский собор, Петрозаводск.
Собор Задонского монастыря.
Собор Богоявленского Угличского монастыря.
Казанская церковь, Глебово.
Вознесенская церковь, Иваново.
Железнодорожные постройки
Николаевский вокзал в Петербурге.
Николаевский вокзал в Москве.
Царскосельский вокзал в Петербурге.
Круговое депо в Москве.