«Мне всегда помогало ощущение причастности к великому делу человеческого созидания», — говорила Ирина Александровна Антонова.
10 апреля в 1945 году Ирина Антонова пришла работать в Пушкинский музей. Ей было суждено проработать в нем 75 лет.
Работу в музее Ирина Александровна начала в должности научного сотрудника отдела западноевропейского искусства. В 1946–1949 годах она проходила обучение в аспирантуре при музее. Областью ее научных интересов было искусство Италии эпохи Возрождения. С февраля 1961 по июль 2013 года она занимала должность директора.
Под руководством Ирины Александровны Пушкинский музей стал одним из важнейших культурных центров страны и приобрел высочайшую международную репутацию. В минувшие десятилетия ГМИИ им. А.С. Пушкина выпала уникальная миссия открыть нескольким поколениям отечественных зрителей великие достижения мировой художественной культуры в ее лучших образцах, как классических, так и авангардных.
Такие выставки, как «Москва — Париж. 1900–1930» (1981), «Сокровища гробницы Тутанхамона» (1973), «Марк Шагал. К 100-летию со дня рождения художника» (1987), «Мир этрусков» (1990 и 2004), «Москва — Берлин. 1900–1950» (1996), «Энди Уорхол» (2001) и многие другие удалось реализовать благодаря личному авторитету Ирины Александровны. Москва увидела мировые художественные шедевры, в числе которых «Джоконда» Леонардо да Винчи (1974), «Венера Урбинская» Тициана (2000), «Святой Себастьян» Антонелло да Мессины (2006), «Антея» Пармиджанино (2008) и другие.
После ухода с поста директора в 2013 году Ирина Александровна еще семь лет исполняла обязанности президента музея.