Антонио Инноченти родился 23 августа 1915 в тосканском городке Поппи (диоцез Фьезоле), в 40 км к востоку от Флоренции. Закончил диоцезиальную семинарию, затем Папский Григорианский Университет, где в 1941 получил степень доктора канонического права, Папский Латеранский университет (лиценциат в догматической теологии в 1950), дипломатическую Папскую Церковную Академию.
Посвящен в сан священника 70 лет назад 17 июля 1938, после чего работал в одном из приходов Вальдарно, Тоскана и продолжал учебу в Риме. В 1941 после окончания Папского Грегорианского университета занимал должность профессора канонического права и моральной теологии в семинарии родного диоцеза Фьезоле, работал секретарем епископа. Во время Второй мировой войны дважды был обвинен в помощи евреям и даже приговорен к расстрелу, но в последний момент освобожден. После окончания войны продолжал работать приходским священником, стал основателем Христианской ассоциации итальянских рабочих, в 1948—1950 учился в Папском Латеранском университете.
С 1950 поступил на дипломатическую службу Святого Престола, будучи назначен секретарем апостолической делегации в Бельгийском Конго. В 1953 из Конго переехал в Швейцарию, где стал аудитором нунциатуры, на аналогичных должностях в интернунциатурах в Нидерландах (с 1960), Египте (одновременно Сирии и Иерусалиме, с 1961), нунциатуре в Бельгии (с 1962). В 1964-67 советник нунциатуры во Франции.
15 декабря 1967 назначен апостольским нунцием в Парагвае и титулярным архиепископом Экланума. Рукоположен в архиепископский сан 18 февраля 1968 во флорентийской базилике Пресвятого Благовещения Государственным Секретарем Святого Престола кардиналом Амлето Джованни Чиконьяни, епископом субурбикарной епархии Фраскати с помощью заместителя Государственного Секретаря Святого Престола Джованни Бенелли, титулярного архиепископа Тусуро и будущего кардинала, а также с помощью Антонио Баньоли, епископа Фьезоле.
С 26 февраля 1973 секретарь Конгрегации дисциплины Таинств, с 11 июля 1975 — объединенной Конгрегации Богослужения и Дисциплины Таинств.
4 октября 1980 назначен апостольским нунцием в Испании. За время пребывания на этом дипломатическом посту непосредственным образом участвовал в подготовке сразу двух пастырских визитов папы римского Иоанна Павла II.
25 мая 1985 еще будучи на дипломатической службе Иоанном Павлом II был возведен в достоинство кардинала-дьякона римской церкви Пресвятой Девы Марии в Аквиро (S. Maria in Aquiro), а спустя 7 месяцев 9 января 1986 года кардинала Инноченти назначили префектом Конгрегации по делам Духовенства. Одновременно с 8 октября 1988 года занимал должность председателя Папской комиссии по сохранению художественного и культурного наследия Церкви.
1 июля 1991 года 75-летний Инноченти оставил свои посты и был назначен председателем Папской комиссии «Ecclesia Dei». 23 августа 1995 потерял право участвовать в конклавах по достижении предельного 80-летнего возраста. С 16 декабря 1995 года — на пенсии.
29 января 1996 перешел в степень кардиналов-священников с сохранением pro hac vice титулярной церкви Пресвятой Девы Марии в Аквиро.
Умер 6 сентября 2008 в возрасте 93 лет. Отпевание состоялось 10 сентября 2008 в алтаре у престола Собора св. Петра в Ватикане. Заупокойную службу возглавлял декан Коллегии кардиналов Анджело Содано, заупокойную литургию — папа римский Бенедикт XVI. В тот же день Инноченти был похоронен на кладбище родного города Поппи.