Антоний был родом из Любеча; его мирское имя Антипа сообщается только в одном списке ПВЛ – в составе «Летописца Переяславля Суздальского»; редакция сер.– 2-й пол. XV в. (ПСРЛ. Т. 41. С. 56). Антоний принял монашеский постриг в одном из афонских монастырей (что это был русский монастырь Ксилургу – распространенная, но ни на чем не основанная догадка) и через некоторое время вернулся на Русь. Сведения о 2 путешествиях Антония на Афон (2-е было предпринято якобы вследствие междоусобия после смерти св. равноап. кн. Владимира в 1015) появляются только во 2-й Кассиановской редакции Патерика (1462) и являются следствием стремления редактора преодолеть хронологические противоречия своих источников. Еще более позднего происхождения (XVIII–XIX вв.) местные афонские предания о пострижении Антония в Великой лавре св. Афанасия или монастыре Эсфигмену. Согласно упомянутому реконструируемому древнему житию Антония, преподобный вернулся на Русь и поселился в Варяжской пещере на берегу Днепра не позднее нач. 30-х гг. XI в., когда к нему пришли прп. Моисей Угрин, а затем Иларион, будущий святитель, Митрополит Киевский. В житии Антоний представлен в сане иеромонаха, который сам постригает в монашество и рукополагает во священники; после поставления игуменом Варлаама он удаляется в затвор, где и пребывает 40 лет до самого преставления.

В «феодосиевской» традиции наблюдается совсем иная, хронологически более достоверная картина. Вернувшись на Русь, Антоний не ранее 1051 г. поселился близ Берестова под Киевом в пещере, оставленной ушедшим на Митрополию свт. Иларионом. Вскоре иноческий подвиг Антония получил известность, и уже после смерти киевского кн. Ярослава Мудрого (1054) вокруг Антония начала складываться община монашествующих, среди которых были постриженики из ближайшего окружения киевского кн. Изяслава Ярославича – Варлаам и Ефрем, будущий святитель, митрополит Переяславский, что вызвало конфликт с князем. Антоний сам не постригал в монахи, а благословлял делать это прп. Никона, т. к. тот имел сан священника («прозвутеру тому сущу и черноризцу искусну»). Видя умножение братии и стремясь к монашескому уединению, Антоний поставил Варлаама игуменом образовавшегося монастыря, сам же удалился в пещеру по соседству. Формально не являясь настоятелем, Антоний тем не менее продолжал оставаться непререкаемым авторитетом для братии, поскольку именно он принес на киевские горы благословение и аскетический опыт Святой горы. По благословению Антония была построена Успенская церковь над большой пещерой, затем – кельи и ограда, по совету и благословению Антония в 1062 г. или чуть ранее игуменом был избран прп. Феодосий. События 1068 г. (поражение русских князей половцами, восстание в Киеве, бегство Изяслава из столицы и вокняжение в ней полоцкого кн. Всеслава Брячиславича) привели к новому столкновению между Антонием и вернувшимся в мае 1069 г. Изяславом, причины которого не вполне ясны (Изяслав гневался на Антония «за Всеслава»). Во всяком случае идущее от М. Д. Приселкова представление о наличии в Печерском монастыре своеобразных противоборствовавших «политических партий» («антониевской» – против Изяслава Ярославича и «феодосиевской» – против его брата черниговского, а затем киевского кн. Святослава) надо признать упрощением. Так или иначе в 1069 г. Антоний был вынужден укрыться в Чернигове у Святослава Ярославича, где стал основателем Болдинского пещерного монастыря, в Киев вернулся, очевидно, только после марта 1073 г. с вокняжением там Святослава. Здесь он вскоре скончался, успев, кажется, принять участие в 1073 г. в закладке каменного Успенского собора монастыря, место для которого было чудесным образом указано по молитвам святого. Антоний был погребен в своей пещере.

В отличие от прп. Феодосия Печерского в отношении Антония определенных сведений о времени его канонизации нет, письменная традиция не сохранила даже даты преставления Антония. Однако о почитании Антония в Печерском монастыре уже в посл. четв. XI в. можно судить по тому, что в это время здесь было составлено его житие. Иконы Антония и прп. Феодосия упоминаются в Патерике (слово 4), кроме того, на Печерской (Свенской) иконе Божией Матери (ок. 1288?) изображены предстоящие Антоний и прп. Феодосий. Первое твердое свидетельство церковного почитания Антония вне Киево-Печерского монастыря – посвящение Антонию и Феодосию Печерским в 1394 г. церкви в тверском Желтикове Успенском монастыре Тверским еп. Арсением, составителем Арсениевской редакции Печерского патерика (ПСРЛ. Т. 11. С. 156). 

В середине - 3-й четверти XV в., возможно одновременно с написанием службы Антонию, создается и новая версия Слова о преподобном, именуемая в заголовке житием (нач.: «Великому князю Володимеру Святославичу царствующу в Киеве, при сем бысть блаженный Антние от града Любеча»), также на основе Сказания о Печерском монастыре. Текст помещается под 10 июля и снабжен стихом: «Антоние, возлюбив пещеру темную, доброты земныя оплевав, светло просия. Иже к Антонию притечет, грехом прощение приемлет. Антоние от земных к Богу преидет».Окончательно июльская память стала главенствующей не ранее 2-й пол. XVII в. При архим. Варлааме (Ясинском; 1684–1690; впосл. митр. Киевский) установлено празднование Собору преподобных отцов Киево-Печерских, в Ближних пещерах почивающих, в 1843 г.– празднование общей памяти всех преподобных отцов Киево-Печерских.

В Успенском соборе Киево-Печерского монастыря Антонию был посвящен один из 4 престолов, устроенных на хорах церкви. С XVII в. имеются упоминания о церкви во имя Антония в Ближних пещерах. Между 1473 и 1510 гг. в Псково-Печерском монастыре была построена деревянная церковь во имя Антония и Феодосия Печерских. Около 1522–1523 гг. вместо нее при расширении пещерной соборной Успенской церкви был устроен одноименный придел. Придел во имя Антония и Феодосия Печерских существует в усыпальнице под Успенским собором (1648) нижегородского Печерского в честь Вознесения монастыря. В московском во имя Страстной иконы Божией Матери женском монастыре при трапезной находилась церковь во имя Антония и Феодосия Киево-Печерских (освящена в 1899).

Мощи Антония почивают под спудом в Ближних пещерах Киево-Печерской лавры, место погребения по лаврской традиции отмечено иконой святого, рядом расположена пещерная церковь во имя Антония и его келья, описанные в «Тератургиме» Афанасия (Кальнофойского) 1638 г., где упоминается, что «Москва» пыталась захватить мощи Антония.