Начальник Военной академии имени Ф. Э. Дзержинского Министерства обороны СССР Ф. П. Тонких родился 16 сентября 1912 года в с. Падворки Усманского уезда Тамбовской губернии (ныне Грязинского района Липецкой области) в семье крестьянина.

После окончания первого курса Воронежского сельскохозяйственного института (1933), был призван в Красную Армию. В этом же году направлен на учебу в Московское артиллерийское училище имени Л. Б. Красина, по окончании которого (1936) служил в войсках. В 1939 году был зачислен на командный факультет Артиллерийской академии им. Ф.  Э. Дзержинского, но в связи с началом Великой Отечественной войны досрочно с дипломом выпущен из академии и направлен в войска.

Великую Отечественную войну Ф. П. Тонких встретил начальником штаба дивизиона, а закончил командующим артиллерией дивизии. Он принимал участие в самых тяжелых, кровопролитных сражениях, был дважды ранен и контужен. Участвовал в советско-японской войне в августе 1945 года; до октября 1946 года был представителем советского командования при Главнокомандующем американскими сухопутными войсками в Тихоокеанском регионе.

В послевоенный период Ф. П. Тонких занимался научной работой в НИИ Артиллерийской академии (1946-1949). В 1949 году он командовал пушечной бригадой, а с 1954 года – отдельными ракетными соединениями.

Вся его дальнейшая деятельность была связана с новым видом Вооруженных Сил – Ракетными войсками стратегического назначения (РВСН) и с ракетно-ядерным оружием. Под его руководством впервые в СССР было создано Высшее артиллерийско-инженерное училище (Ростов, 1956). После этого он более трех лет работал заместителем Главнокомандующего РВСН по боевой подготовке – членом Военного Совета РВСН, в 1961-1962 годах стал одним из организаторов сложных государственных испытаний новых ракетных комплексов Р-12 и Р-14.

С 1963 года генерал-лейтенант Ф. П. Тонких служил заместителем начальника Военной инженерной академии им. Ф. Э. Дзержинского. Он принимал непосредственное участие в создании уникального учебного центра для обучения ракетчиков и переподготовки руководящего состава РВСН. Проявил себя также как блестящий педагог: самостоятельно разработал и издал многие учебные и методические пособия, циклы лекций для генералов и офицеров по военной теории и боевому применению ракетных частей и соединений при выполнении боевых задач.

Федор Петрович сохранял тесные связи с войсками, был участником всех крупных командно-штабных учений ракетных войск, а с 1963 года руководил ежегодными научно-исследовательскими играми в Академии.

С 1965 года – председатель Государственной комиссии по испытаниям и приему на вооружение ракетных комплексов стратегического вооружения. За участие в разработке орбитальной ракеты Р-36 Ф. П. Тонких был удостоен Государственной премии СССР (1970). В этом же году он защитил диссертацию на соискание ученой степени доктора военных наук. Профессор (1972).

В октябре 1969 года он был назначен на должность начальника Военной инженерной академии им. Ф. Э. Дзержинского. Глубокие познания военной теории, колоссальный командный опыт, редкие личные качества – выдержка, энергия, настойчивость – позволили ему стать одним из самых ярких руководителей Академии, внедрить в обучение новую физико-математическую основу, широко использовать вычислительную технику и новейшие методы исследования. Он является автором и редактором более 70 трудов по сложнейшим проблемам развития ракетных и космических войск,  эти труды востребованы и в настоящее время.

Непререкаемым был его авторитет среди ученых-конструкторов ракетной техники – благодаря детальному знанию конструктивных особенностей сложнейших ракетных комплексов и четкому представлению о возможностях их применения. За выдающиеся заслуги в создании образцов вооружения ему было присвоено звание Героя Социалистического Труда (1976).

В последние годы жизни генерал-полковник Ф. П. Тонких руководил научными разработками систем стратегического вооружения, возглавлял Государственные комиссии, вел большую работу в Совете ректоров вузов, руководил исследованиями молодых ученых. С декабря 1985 года – в отставке, служил советником начальника Академии.

Награжден четырьмя орденами Красного Знамени (1943, 1945, 1953, 1972), орденами Александра Невского (1944); Красной Звезды (1948); Трудового Красного Знамени (1962); Ленина (1976); Октябрьской Революции (1982); Отечественной войны I степени (1985); боевыми медалями, орденами и медалями иностранных государств.

Умер в Москве 12 января 1987 года, похоронен на Востряковском (Кунцевском) кладбище.