Den 17-årige gjorde 330.70 i Kiev för att avsluta före den ryska duon Anna Chuinyshena (326.90) och Iuliia Timoshinina (313.30).
"För att vara ärlig, jag förväntade mig inte denna seger", sade Toulson. "Jag är inte helt nöjd med mina dyk än."
Världsmästerskapen äger rum i Budapest, Ungern den 14 juli.
Toulson förväntas konkurrera både individuellt och med Tonia Couch i den synkroniserade händelsen.
Storbritanniens Lois Toulson vann EM-guld på 10m-plattformen när hon slutför sina förberedelser inför nästa månads VM.