Антония была третьим ребёнком в семье Марка Антония, первой девочкой и первым его ребёнком от Октавии Младшей, сестры Октавиана. Род Антониев относился к плебейскому сословию.
Родилась Антония в Афинах в 39 году до н. э., где Марк Антоний и Октавия проживали в то время.
В 36 году до н. э., после рождения Антонии Младшей, Октавия с детьми, по требованию Октавиана, переезжает в Рим. Девочки воспитываются матерью. Большое участие в их судьбе принимает также Октавиан и его жена Ливия.
После смерти Марка Антония в 30 до н. э. Октавиан отдаёт сёстрам, в обход остальных наследников, земли их отца.
Около 25 до н. э. Антонию выдают замуж за Луция Домиция Агенобарба (консула 16 до н. э.), сына Гнея Домиция Агенобарба и Эмилии Лепиды, происходящего из плебейского рода Домициев.
Предполагают, что от этого брака у пары было трое детей :
Портрет Антонии можно увидеть на «Алтаре Мира» (лат. Ara Pacis), воздвигнутом в Риме 30 января 9 года до н. э. Четвёртая фигура справа, стоящая за двумя детскими фигурами — это Антония Старшая и её дети — Домиция Старшая и Гней Домиций. Справа от неё её муж, Луций Домиций .
Существует также теория, основанная на записях Светония, что у пары было не трое, а пятеро детей. Первой была старшая дочь Домиция, родившаяся около 23 до н. э. и в десятилетнем возрасте изображённая на «Алтаре Мира». Она скончалась ещё ребёнком.
Также предполагают, что существовал старший брат, Луций Домиций, родившийся около 20 до н. э. О нём Светоний пишет, что он сопровождал Гая Цезаря в его походе в 1 до н. э., но был с позором изгнан из свиты за убийство .
По поводу даты смерти Антонии также нет однозначного ответа. Согласно Тациту, к моменту смерти мужа в 25 году, её уже не было в живых . Однако Сенека упоминает, что Антония умерла в 32 году.