Родился 27 февраля 1970 года в городе Малоярославец, Калужская область. Вырос в Обнинске, также расположенном в Калужской области. Является младшим братом волейболиста и тренера Ярослава Антонова. Начал заниматься волейболом в 10-11 лет в 1981 году, обучаясь в обнинской волейбольной школе под руководством Владимира Питанова. Вместе с Георгием Ряжновым он был одним из первых выпускников спортивного класса СДЮСШОР Александра Савина. Профессиональную карьеру Антонов стартовал в 1986 году, когда находился в 10 классе средней школы - в дублирующем составе ВК ЦСКА (Москва)...

В 2016 году он завоевал серебро на Олимпиаде. Доигровщик российского клуба «Нова» и волейбольной сборной Италии Олег Антонов рассказал, по какой причине, имея двойное гражданство, он выбрал сборную Италии. «Я как игрок вырос в Италии, там же получил волейбольные навыки. А в России никогда даже не играл, и, возможно, здесь обо мне никто и не знал. Мне пришёл запрос от сборной Италии – я и хотел этого: в волейбольном плане вырос в Италии...