Topalov sinh ở Rousse, Bulgaria. Anh được cha dạy chơi cờ vua khi lên tám tuổi. Năm 1989, Topalov giành vô địch giải U14 thế giới tổ chức ở Aguadilla, Puerto Rico và năm 1990, giành huy chương bạc giải U16 thế giới ở Singapore. Anh được phong đại kiện tướng vào năm 1992.

Topalov là đội trưởng đội cờ vua quốc gia Bulgaria từ năm 1994. Tại Olympiad cờ vua năm 1994 ở Moskva, anh cùng đội Bulgaria xếp ở vị trí thứ tư.

Trong 10 năm tiếp theo, Topalov giành thắng lợi ở nhiều giải đấu lớn và thăng tiến rất nhanh trên bảng xếp hạng các kỳ thủ. Vào đầu năm 1996, Topalov được mời tham dự sự kiện "các siêu đại kiện tướng", chỉ dành cho những kỳ thủ lớn nhất. Trận thua của Topalov trước đương kim vô địch thế giới Garry Kasparov vào năm 1999 ở giải Corus được xem là một trong những ván hay nhất trong lịch sử cờ vua [cần dẫn nguồn].

Trong giải vô địch thế giới theo thể thức loại trực tiếp do FIDE tổ chức năm 1999, Topalov để thua ở vòng 16 kỳ thủ cuối cùng. Năm 2000, anh vào tới bán kết, 2001 vào vòng 16 và bán kết năm 2004. Năm 2002, anh để thua trong trận chung kết giải giành quyền thách đấu đương kim vô địch thế giới Péter Lékó tổ chức tại Dortmund, Đức.

Giải cờ vua Linares năm 2005 đánh dấu thành công đầu tiên của Topalov ở một giải đấu siêu cấp khi anh và Kasparov cạnh tranh nhau ngôi vô địch và đánh bại Kasparov ở vòng cuối cùng (dù vậy, Topalov vẫn không vô địch giải đó). Đó cũng là giải đấu chuyên nghiệp cuối cùng của Kasparov trước khi từ giã cờ vua.[3] Tiếp nối thành công đó, Topalov giành chức vô địch giải M-Tel Masters 2005, xếp trên các đại kiện tướng Viswanathan Anand, Vladimir Kramnik, Ruslan Ponomariov, Michael Adams và Judit Polgar. Hệ số elo trung bình của những kỳ thủ tham gia giải đấu đó là 2744, khiến nó trở thành giải đấu của các siêu đại kiện tướng, giải đấu mạnh nhất trong năm 2005.