Преподобный Антоний родился около 1526 года в семье тверских боярских детей Вениаминовых. Родители воспитали его в строгом благочестии, и склонность к подвижничеству обнаружилась в нём ещё отроком. Со временем он решил оставить мир, тайно ушёл из родительского дома и добрался до Новгородской земли — до урочища Рублево на юго-западном берегу Ильменя, места лесистого и изрезанного оврагами. Там он выкопал в горе тесную пещеру и стал спасаться: расчистил лес под пашню, сеял хлеб, сам убирал и молотил его, ел один раз в сутки после захода солнца, а часто и вовсе не ел; пил колодезную воду, спал на земле, положив в изголовье деревянную колоду.

Сёстры разыскали его и приходили в пустынь, звали и плакали, но он не вышел к ним. Молва о нём всё равно расходилась: пришедший однажды инок Нифонт сначала испугался его почерневшего от подвигов вида, а преподобный успокоил его, назвал по имени, хотя видел впервые, и разделил с ним трапезу.

Он хотел принять иноческий образ, и на праздник Вознесения ему явился Ангел, велевший идти в Леохново — за три поприща. Там жил священноинок-отшельник Тарасий, который и постриг его, оставив прежнее имя. Вдвоём они построили храм, испросили у Новгородского архиепископа благословение и антиминс и освятили церковь в честь Преображения Господня. Так возникла Леохновская пустынь; со временем братии собралось до пятидесяти человек. Преподобный не был человеком книжным, но руководил обителью мудро, а главным его наставлением было простое: не называть отцами тех, чьим нравам не подражаешь.

За ним знали дары прозорливости и чудотворения. Однажды на молитве он сказал келейнику, что в этот день под Оршей побито множество православных, — через несколько дней весть о поражении подтвердилась. Когда в обители загорелась крыша трапезной и огонь пошёл на келлии, он помолился перед образом Всемилостивого Спаса, сказал келарю, что Господь не опечалит их сверх меры, — и ветер тут же переменился, пожар почти не причинил вреда. Ужаленного змеёй пастуха он исцелил водой из монастырского источника, а заодно обличил его во лжи и краже овцы у бедной вдовы, потому что об этом ему было открыто.

Слава о нём дошла до Москвы, и царь Иоанн Васильевич, призвав его к себе, просил молитв и дал обители щедрую милостыню и жалованные грамоты на земли и рыбные ловли на Ильмене.

В 1611 году, когда шведы вторглись в новгородские пределы, митрополит Исидор вызвал престарелого старца к себе в Новгород. Там он заболел и, чувствуя приближение смерти, причастился в день Воздвижения Креста и предсказал пономарю, что тело его будет лежать в созданном им монастыре. В тот же день, 14 сентября, он скончался на восемьдесят шестом году жизни.

Предсказание сбылось. Ученик преподобного Григорий вернулся на пепелище сожжённой шведами обители, и трижды святой являлся ему во сне с велением идти в Новгород. Митрополит Киприан с крестным ходом пришёл к могиле; тело оказалось нетленным, и тут же прозрел слепец Иосиф, а на пути в Леохново прозрел ещё один слепой. 13 июля 1620 года мощи перенесли на место его подвигов, где они и почивают под спудом.