È nato il 27 dicembre 1967 nella città di Ust-Kamenogorsk (ora Öskemen), nella regione orientale dell'odierno del Kazakistan. Nel 1986 è entrato nel distretto militare transcaucasico delle Forze armate sovietiche. Nel 1991, si è trasferito a Erevan per frequentare l'Università Statale di Erevan. Tra il 1998 e il 2007, Tonoyan ha ricoperto varie posizioni nel quartier generale della NATO a Bruxelles, servendo come rappresentante armeno nella NATO per tre anni. Nel 2007, Tonoyan è tornato in Armenia per diventare capo dei dipartimenti della cooperazione militare internazionale e la politica di difesa nel Ministero della difesa.
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