Будущий генерал армии Алексей Иннокентьевич Антонов родился в городе Гродно 15 (28) сентября 1896 года в семье офицера. Когда Алексею исполнилось 12 лет умер отец, а вскоре и мать. Мальчик остался сиротой и без средств к существованию.
Знакомые посоветовали ему поехать в Петроград, там он мог бесплатно учиться в гимназии как малоимущий сын офицера. Антонов последовал совету, окончил гимназию и даже поступил в университет, но нужда вынудила бросить обучение и устроиться на завод.
В 1916 году молодого человека призвали в армию и направили в Павловское военное училище, там он проходит курсы, и в чине прапорщика попадает в егерский полк. Летом 1917 года за проявленную храбрость в боях Антонова награждают орденом Святой Анны 4-й степени.
В 1919 году Антонов вступает в Красную армию и вскоре становится начальником штаба бригады 15-й Инзенской стрелковой дивизии. Работая в штабе, Антонов совершенствует военную подготовку и стремится учиться дальше.
В 1928 году поступает в военную академию имени М. В. Фрунзе, а в 1936 году в Военную академию Генерального штаба Рабоче-крестьянской Красной Армии, в которой готовили высшее командование советских войск.
В августе 1941 года Антонов возглавляет штаб южного фронта. За успех в Ростовской наступательной операции (17 ноября – 4 декабря 1941 г.) Антонов удостоен ордена Красного Знамени, а в декабре 1941 ему присвоено звание генерал-лейтенанта.
В мае 1943 года Антонов становится первым заместителем начальника Генерального штаба, и регулярно посещает кремлёвский кабинет Сталина, где подробно докладывает Верховному Главнокомандующему о положении дел на фронте.
Антонов участвовал в разработке практически всех стратегически важных операций Великой Отечественной войны, работая вместе с Жуковым, Василевским и другими выдающимися военачальниками. Усердная работа Антонова дала свои плоды, он имел высокий авторитет в войсках и Ставке. И в 1945 году его назначают начальником Генерального штаба и включают в состав Ставки ВГК.
Антонов входил в состав советских делегаций на Ялтинской (февраль 1945 г.) и Потсдамской конференциях (июль-август 1945 г.)
В 1945 году Антонова награждают полководческим орденом «Победа», к слову, это единственный генерал, удостоенный этого почётного ордена. Также за свои заслуги генерал трижды награждён орденами Ленина, четырежды орденами Красного Знамени, двумя орденами Суворова 1-й степени, а также имеет 14 иностранных орденов.
В 1980 году в честь него называют улицу в Москве, а в его родном городе Гродно (Белоруссия), имя военачальника носит школа №11.
Умер генерал в 1962 году в возрасте 65 лет.