Служил на подводных лодках К-47 проекта 675, К-316 проекта 705 «Лира», был командиром 46 экипажа подводных лодок проекта 705 «Лира».
21 декабря 1982 года Анатолию Антонову присвоено звание Героя Советского Союза с формулировкой «за успешное выполнение специального задания командования и проявленные при этом мужество и героизм».
С июня 1992 года капитан 1-го ранга Антонов А.И. — в запасе.