О происхождении святителя Антония не сохранилось почти ничего: неизвестно ни откуда он родом, ни из какой семьи. Известно другое — он был пострижеником и самым любимым учеником преподобного Герасима, основавшего в 1528 году Свято-Троицкий Болдинский монастырь под Дорогобужем. Обитель славилась строгостью жизни, и Антоний старался во всём подражать учителю. После смерти Иосафата, преемника Герасима, братия единогласно выбрала его игуменом.

Когда вологодская кафедра осталась без архиерея, собор иерархов признал достойным занять её именно болдинского игумена — минуя всех архимандритов и настоятелей других монастырей. 11 октября 1586 года митрополит Дионисий рукоположил его во епископа, и Антоний отправился в Вологду. Управлял он всего два года с небольшим, но успел стать для паствы своим: его кончину переживали как общее несчастье.

В последний год жизни до святителя дошёл слух о явлении иконы Божией Матери неподалёку от Вологды и о начавшихся там исцелениях. Он увидел в этом милость Божию к пастве и велел на месте явления поставить храм и устроить монастырь. Себя он уже не обманывал: понимая, что до конца строительства не доживёт, и тяготясь тем, что храм далеко, он поспешил устроить придел во имя Иоанна Крестителя и освятил его 1 октября 1588 года. Всю жизнь он не пропускал ни одной службы и теперь особенно хотел чаще бывать за богослужением.

Вскоре после освящения силы стали его оставлять. Он каждый день ходил в новый храм, а дома почти всё время проводил в молитве. В одну из суббот, уже совсем ослабев, он всё-таки облачился и отслужил литургию со всем соборным духовенством, а после едва дошёл до кельи. До последних часов он принимал приходивших, со всеми прощался и всех благословлял. Святитель скончался в ночь на четверг, 26 октября.

Погребения ждали больше трёх недель — пока по распоряжению митрополита Иова из Ростова не приехал архиепископ Варлаам; за всё это время тело не изменилось. 18 ноября святителя похоронили в вологодском Софийском соборе, у северной стены. Позже у его гробницы стали записывать исцеления: в 1596 году там пришла в разум женщина, которую привезли в помрачении, а в дни Великого поста прозрела ослепшая девочка, которую мать принесла к гробу и приложила после панихиды.