Родился 19 августа 1920 года в деревне Валтушка (ныне Дмитровский район Московской области). Окончил среднюю школу. С 28 марта 1940 года в рядах Красной Армии, призван Ногинским РВК (Московская область). Окончил военную авиационную школу лётчиков, затем проходил переучивание на новую технику в 6-м ЗИАП (ВВС Московского военного округа).

С 10 декабря 1942 года сержант И. П. Антонов в действующей армии. Воевал в составе 10-го ИАП (18 марта 1943 года преобразован в 69-й Гвардейский ИАП), где прошёл путь от рядового пилота до командира звена. К боевой работе приступил на Северо-Западном фронте (в составе 239-й ИАД, 6-й Воздушной армии), летая на американских истребителях "Киттихаук". 13 марта 1943 года полк убыл в тыл на доукомплектование, в 22-м ЗИАП Московского военного округа (город Иваново) переучился на американские истребители "Аэрокобра".

30 июня 1943 года полк был переведён в 304-ю ИАД (5-й Воздушной армии, Степного фронта). Боевой работы не вёл, находясь в резерве фронта (аэродром Завальное), занимался учебно-боевой подготовкой и тренировкой молодого лётного состава. С 4 октября 1943 года приступил к боевой работе на Степном фронте, который 20 октября 1943 года был переименован во 2-й Украинский фронт (с составе 7-го ИАК Резерва СВГК, 5-й Воздушной армии). С 8 июля 1944 года воевал на 1-м Украинском фронте (в составе 8-й и 2-й Воздушных армий). Принимал участие в боях за взятие Берлина и освобождение Праги.

К 11 мая 1945 года командир звена 69-го Гвардейского истребительного авиационного полка (23-я Гвардейская истребительная авиационная дивизия, 6-й Гвардейский истребительный авиационный корпус, 2-я Воздушная армия, 1-й Украинский фронт) Гвардии лейтенант И. П. Антонов совершил более 150 боевых вылетов, в воздушных боях сбил лично 12 самолётов противника.

После окончания войны продолжал служить в ВВС. С 20 июля 1957 года Гвардии майор И. П. Антонов - в запасе.

Награждён орденами: Красного Знамени (09.06.1944, 25.04.1945), Отечественной войны 1-й степени (15.05.1945), Отечественной войны 2-й степени (11.03.1985), Красной Звезды (04.11.1943); медалями, в том числе "За боевые заслуги" (15.11.1950).