Родился 15 января 1923 года в деревне Никифорово (Щёлковский район Московской области). В 1938 году окончил 7 классов в деревне Соколово (Щёлковский район). Затем работал токарем по металлу на заводе № 8 в городе Калининграде (Московская область), одновременно учился в местном аэроклубе. С 25 апреля 1941 года в рядах Красной Армии, призван Ногинским РВК (Московская область). Летом 1942 года окончил Качинскую военную авиационную школу лётчиков. 21 июля 1942 года направлен в 14-й ЗИАП (Московский военный округ), в ноябре 1942 года - в 9-й ИАП.

С августа 1943 года младший лейтенант П. Н. Антонов в действующей армии. Воевал в составе того же 9-го ИАП (27 октября 1944 года преобразован в 211-й Гвардейский ИАП). Сражался на 2-м Украинском и 1-м Украинском фронтах. Летал на "Харрикейне" и "Аэрокобре".

К 9 мая 1945 года командир эскадрильи 211-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 старший лейтенант П. Н. Антонов совершил 152 боевых вылета, провёл 17 воздушных боёв, в которых сбил лично 8 самолётов противника.

После окончания войны продолжил службу в ВВС. В марте 1951 года Гвардии капитан П. Н. Антонов убыл в составе 18-го Гвардейского ИАП (303-я ИАД, 64-й ИАК) в правительственную командировку в КНР. Принимал участие в боевых действиях в КНДР с мая по декабрь 1951 года. Совершил более 100 боевых вылетов и сбил лично 7 самолётов ВВС США.

Затем продолжал служить в ВВС. С июля 1952 года Гвардии майор П. Н. Антонов - заместитель командира и лётчик-инспектор 23-го ИАП ПВО Московского военного округа. С октября 1954 года Гвардии подполковник П. Н. Антонов - командир 304-го ИАП ПВО. С 17 января по 1 сентября 1959 года - слушатель Курсов усовершенствования командного состава. С 14 июля 1961 года Гвардии полковник П. Н. Антонов - в запасе. Жил в городе Королёв (Московская область). Умер в декабре 1985 года.

Награждён орденами: Ленина (17.12.1951), Красного Знамени (20.02.1944, 18.05.1945, 20.04.1957), Александра Невского (12.05.1945), Отечественной войны 1-й степени (17.07.1944, 11.03.1985), Красной Звезды (10.10.1951, 22.02.1955, 30.12.1956); медалями, в том числе "За боевые заслуги" (17.05.1951).