Родилась на Дальнем Востоке. После преждевременной кончины отца в 1923 году, одновременно с учёбой работала репетитором по математике. Окончила Сибирский технологический институт им. Ф. Э. Дзержинского в 1930 году. Работала в конструкторском бюро Кузнецкстроя, а после переезда в Москву поступила в Метропроект (1934, впоследствии став главным конструктором института). Пирожкова была одной из первых, кто проектировал Московский метрополитен, в том числе станции Маяковского, Павелецкую, Арбат, Киевскую и Площадь революции.
Позднее преподавала на кафедре тоннелей и метрополитенов в МИИТе (Московский институт инженеров транспорта). Была соавтором первого и единственного учебника по строительству тоннелей и метрополитенов .
Антонина Пирожкова познакомилась с Исааком Бабелем в 1932 году и поселилась вместе с ним два года спустя. Их дочь, Лидия Исааковна Бабель, родилась в 1937 году.
В 1972 году стала составителем сборника воспоминаний и материалов «Исаак Бабель. Воспоминания современников» (2-е издание — 1989), входила в Комиссию по литературному наследию Бабеля.
С 1996 года проживала в предместье Вашингтона в США с дочерью. Опубликовала книгу воспоминаний о совместных годах жизни с писателем, вышедшую в переводе на английский язык («At His Side: The Last Years of Isaac Babel», Steerforth Press, 1996), а в 2001 году по-русски («Семь лет с Исааком Бабелем», Слово/Word: Нью-Йорк). В июле 2010 года приезжала в Одессу, где одобрила макет будущего памятника Исааку Бабелю.
4 сентября 2011 года, через год после смерти Антонины Николаевны, памятник Бабелю был открыт. На церемонии присутствовали родные писателя — дочь Лидия, внук Андрей и правнук Николай .