Народився лютого 1 1898 року в Москві.
У 1920—1924 роках-актор театру Пролеткульту (Москва).
Знімався в кіно. У 1925 році зіграв свою першу роль — робочий в кепці («Страйк»). Одна з найбільш значних робіт Антонова в період німого кіно — роль Вакулінчука у фільмі "Броненосець «Потьомкін» (1926, при створенні цієї картини виконував також обов'язки помічника режисера). Ці ранні ролі вважаються основними в кар'єрі артиста і дали підставу авторам енциклопедичного словника «Кіно» (1987) назвати в якості головних рис його виконавської манери «стриманість, суворість виразних засобів, емоційну переконливість». Згодом зіграв багато ролей, головним чином характерних. За свою творчу кар'єру Олександр Павлович Антонов знявся в більш ніж п'ятдесяти німих і звукових кінофільмах.
Помер 23 листопада 1962 року. Похований на Рогозькому кладовищі.