Uważa się, że toliny tworzą się poprzez łańcuch reakcji chemicznych. Rozpoczyna go fotodysocjacja i jonizacja cząsteczkowego azotu i metanu przez wysokoenergetyczne cząstki i promieniowanie elektromagnetyczne. Następnie tworzy się etan, etylen, acetylen, cyjanowodór i inne proste cząsteczki i jony dodatnie. Dalsze reakcje tworzą benzen i inne bardziej złożone cząsteczki organiczne, a ich polimeryzacja prowadzi do tworzenia się aerozolu złożonego z cząsteczek o większych masach, które następnie ulegają koagulacji i osadzają się na powierzchni planetarnej poniżej. Toliny utworzone przy niskim ciśnieniu zwykle zawierają atomy azotu we wnętrzu cząsteczek, podczas gdy w przypadku tolin powstających pod wysokim ciśnieniem jest bardziej prawdopodobne, że atomy azotu znajdą się na pozycjach końcowych.

Te substancje pochodzenia atmosferycznego różnią się od „lodowych tolin”, substancji powstających na powierzchniach ciał lodowych w wyniku napromieniowania lodu zawierającego kompleksy klatratowe, takie jak hydraty metanu i etanu.