Анна Антонова родилась в 1970 году в Москве. Окончила Государственное музыкальное училище имени Гнесиных (класс Галины Зубаревой), Московскую государственную консерваторию имени П. И. Чайковского (класс профессора Валентина Фейгина и Александра Князева) и ассистентуру-стажировку МГК (класс Александра Князева).
С 1993 года работала в Российском государственном симфоническим оркестре «Молодая Россия» под управлением Марка Горенштейна.
В 2002–2010 гг. – заместитель концертмейстера группы виолончелей Госоркестра России имени Е. Ф. Светланова, участница квартета солистов ГАСО. В 2006 году была удостоена Благодарности министра культуры РФ за личный вклад в развитие исполнительского искусства и безупречную работу в оркестре.
С 2014 года – артистка Национального филармонического оркестра России, с 2022 года – участница Ансамбля виолончелистов НФОР.