После окончания вуза трудился помощником мастера цеха добычи нефти и газа, ведущим технологом цеха добычи нефти и газа, ведущим геологом цеха добычи нефти и газа, заместителем начальника цеха добычи нефти и газа по геологии в ОАО «Коминефть».
Работал оператором по добыче нефти и газа в ОАО «Архангельскгеолдобыча», компании «Полярное Сияние», с 2003 года – геолог в компании «Полярное Сияние».
В «Северной нефти» Андрей Антонов трудится с июля 2004 года. Работал заместителем начальника технологического отдела разработки месторождений, начальником технологического отдела разработки месторождений – заместителем главного геолога ООО «РН – Северная нефть».