Архитектор, театральный художник, живописец, график, преподаватель. Рисованием увлекался с детства. Сначала учился у пейзажиста профессора Ю. Ю. Клевера. В 1909 закончил Рижский политехнический институт, где получил специальность инженера-архитектора. В том же году переехал в Петербург, где находился при ИАХ до 1914. 28 мая (10 июня) 1914 удостоен звания художника-архитектора за проект здания Государственного совета.

За успехи в учебе был удостоен двухлетнего пенсионерства в Европе. Посетил Италию, Францию, Германию, выполнил там множество городских пейзажей. В 1915 был приглашен преподавать композицию и рисунок в художественно-промышленную школу им. Н. Ф. Фан-дер-Флита во Пскове. Приняв предложение, жил и работал во Пскове до 1920. В 1920 Антонов вернулся в Латвию. Преподавал в Латвийском университете, где с 1921 был ассистентом профессора Э. Лаубе в архитектурной мастерской.

Входил в Общество латвийских архитекторов, работал над проектами реконструкции старой Риги. В научной деятельности занимался проблемой использования форм народного жилья в современном строительстве. Многие видные общественные здания Риги возведены по проектам Антонова: кинотеатры, гостиница, типография и другие. В 1926 он построил здание редакции газеты «Сегодня» на Дзирнаву, в 1930 — ресторан «Лидо» в Дзинтари, кинотеатр «Гайсма» на Таллинас, в 1935 — павильон Латвии на Всемирной выставке в Брюсселе, за который был награжден двумя золотыми медалями и орденом Леопольда Второго. С 1926 по 1931 состоял главным декоратором театра Русской драмы в Риге.

Оформил множество спектаклей также и в латышских театрах. В области живописи художника привлекал преимущественно городской пейзаж: он писал Старую Ригу, дополняя виды придуманными сюжетами и своего рода декорациями, мастерски владел спецификой архитектурного рисунка.

Часто писал Юрмалу. Стиль Антонова — характерный, очень узнаваемый и запоминающийся. Нередко художник не подписывал свои работы. Последней архитектурной работой Антонова стала в 1954 гостиница «Рига». Весь авторский коллектив удостоили премии, однако Антонов — руководитель проекта от нее отказался, потому что вопреки его замыслу на гостинице поместили рога изобилия, чем, по его мнению, изуродовали проект. Волнения, связанные со строительством гостиницы «Рига», привели к тому, что Антонов тяжело заболел, перенес инсульт и вскоре умер.

Посмертная выставка Антонова в 1956 в Риге, включавшая в себя более 600 произведений, была организована А. Ф. Эглитом, директором Рижского художественного музея, в прошлом учеником Антонова по псковской художественно-промышленной школе. К 90-летию Антонова Государственный художественный музей Латвии провел еще одну его большую выставку. В 1998 рижский антикварный магазин Volmar выставил работы Антонова в числе четырех других русских художников начала ХХ века. Затем произведения Антонова появились в офисе фирмы «Тейкас нами». Графические и живописные работы художника хранятся в Русском музее, во многих музеях Риги, в частности в Художественном музее, Архитектурном музее, Музее истории Риги и мореходства, в музеях Таллина, Москвы, Юрмалы, в Псковском музее-заповеднике, а также во многих частных собраниях Латвии и Америки. Антонов Сергей Николаевич