Voor haar werk heeft Antonova talloze onderscheidingen gekregen zoals de State Prize van Rusland en de Ordre des Arts et des Lettres.
Antonova studeerde onder Boris Vipper aan de universiteit van Moskou, en studeerde af in 1945. Later dat jaar is ze lid geworden van de staf van het Poesjkin Museum, waar ze sindsdien werkt. In februari 1961 maakte Nikita Chroesjtsjov haar directeur van het museum.
Ze was er getuige van dat de hele collectie van de Dresden Gallery uit Duitsland naar het Pushkin museum. Tien jaar later werd de collectie echter weer teruggegeven aan Duitsland. Zij verzette zich tegen deze terugkeer naar Duitsland en ze beweerde dat het een rechtvaardige vergoeding was van de schade die er tijdens de oorlog aan het Russisch cultureel erfgoed was gepleegd. Toch heeft het museum nog steeds enkele waardevolle voorwerpen uit deze collectie waaronder Priamus's Treasure, schatten die geplunderd zijn door het Rode Leger na de slag om Berlijn.
Antonova is vooral geïnteresseerd in impressionistische en moderne kunst. In 1948 heeft het museum een aanzienlijk deel van deze werken overgnomen uit de collecties van Sergei Sjtsjoekin en Ivan Morozov. Daarnaast speelde Antonova ook een belangrijke rol in het oprichten van Svyatoslav Richter's December Nights, een international muziekfestival dat sinds 1981 in het museum wordt gehouden.