Антонио Лотти родился в 1667 году, когда его отец Маттео Лотти служил придворным капельмейстером в Ганновере, однако в качестве места рождения Антонио чаще всего указывается Венеция. Сам Антонио называл себя венецианцем (итал. Veneto). Известно также, что он учился в Венеции у маэстро Легренци и что ещё до того, как Антонио исполнилось 16 лет, он поставил свою первую оперу, Il Giustino, на венецианской сцене. По другим сведениям, его первой оперой был Il trionfo dell'innocenza, поставленный в начале 1690-х годов.
В 1687 году Антонио поступил в хор собора св. Марка в Венеции на место альта. В 1690 году он стал помощником органиста, два года спустя вторым органистом, а в 1704 году первым органистом. С 1702 по 1717 год были поставлены семнадцать опер Лотти. Он также писал музыку для женского хора больницы Ospedale degli Incurabili
С 1717 по 1719 год Лотти, по приглашению правителя Саксонии Фридриха Августа, проживал в Дрездене. За это время там были поставлены три его оперы: Giove in Argo, Ascanio и Teofane. Его опера, в частности, была первой исполненной в новом оперном театре Дрездена в 1719 году. Вместе с ним в Дрезден были приглашены его жена, сопрано Санта Стелла, ещё ряд певцов и либреттистов. С 1719 года, когда он вернулся в Венецию, Лотти полностью отказался от сочинения светской музыки и сосредоточился на духовных жанрах: мессах, мотетах и прочих. В 1736 году он занял должность капельмейстера собора св. Марка с годовым окладом в 400 дукатов.
Лотти принадлежит заслуга воспитания нескольких видных композиторов и музыкантов. Среди его учеников — Джузеппе Альберти, Бальдассаре Галуппи, Франческо Гаспарини, Бенедетто Марчелло и Песчетти.
Антонио Лотти скончался 5 января 1740 года от отёка. Он был похоронен в церкви Сан-Джеминьяно. Считается, что его останки были перенесены в другое место перед разрушением церкви Наполеоном в 1807 году, но нынешнее их местонахождение неизвестно.