Она заочно развелась с мужем после его отъезда; 5 марта 1925 года познакомилась с поэтом Сергеем Есениным, 18 сентября 1925 года состоялась регистрация брака[3]. Кратковременный союз не был счастливым, в конце этого же года Есенин ушёл из жизни; тем не менее впоследствии Софья Андреевна сделала очень многое для сохранения наследия поэта и оставила воспоминания о нём[4].
С.А.Толстая в 1926 г. открыла московский музей С.А.Есенина при Всероссийском Союзе писателей [5]. После закрытия музея в 1929 г. была назначена пожизненной хранительницей есенинских материалов. В трудные годы замалчивания творчества Есенина ей удалось подготовить и издать два поэтических сборника поэта: «Стихи и поэмы» (1931) и «Избранное» (1946).
С 1941 года — директор объединённых толстовских музеев.
24 мая 1945 года Софья Толстая-Есенина вместе со своим будущим мужем литературоведом А. Д. Тимротом официально в торжественной обстановке открыла музей в Ясной Поляне, экспонаты которого в 1941-1945 гг. находились в эвакуации в Томске. Последний брак Софьи Андреевны продлился с 1947 по 1954 год.
После отделения Ясной Поляны от других толстовских музеев Софья Андреевна продолжала занимать пост директора Государственного музея Л. Н. Толстого в Москве.
Составила «Избранное» С. Есенина (ОГИЗ-ГИХЛ, 1946).
Скончалась 29 июня 1957 года в Малаховке под Москвой. Похоронена на Кочаковском кладбище, близ Ясной Поляны.
↑Толстая-Есенина С. А.Отдельные записи // Сергей Есенин в стихах и жизни : Воспоминания современников / Сост. и общ. ред. Н. И. Шубниковой-Гусевой. — М.: Республика, 1995. — С. 440—443. — 590 с. — ISBN 5-250-02561-7.
"…Горько видеть жизни край" : Сергей Есенин и Софья Толстая (Впервые документы С. А. Толстой-Есениной 1925 и 1928-1933 гг. из фондов ОР ГМТ). // Наше Наследие : журнал / Публикация Т. Г. Никифоровой. — 1995. — № 34.
Тебиев Б. К. Богом велено любить // Тайны книжных переплетов. 50 почти детективных историй. – Екатеринбург: Ridero, 2021. – С. 489-509. ISBN 978-5-4498-7145-9
