На следующий день после пострижения монах Антоний был посвящен в иеродиакона, а на следующий за сим день, в Неделю Православия, в иеромонаха. Архиепископ Палладий вскоре дал ему в управление заштатный Казанский Иоанно-Предтеченский монастырь, который в короткое время из запустения был приведен в такое благоустройство, что заслужил своему новому настоятелю искреннюю архипастырскую благодарность. 14 ноября 1883 года иеромонах Антоний был посвящен в архимандрита, в декабре следующего года назначен инспектором Академии, а в августе 1885 года переведен на ту же должность и на кафедру Священного Писания Ветхого Завета в Петербургскую Духовную Академию. 15 апреля 1887 года архимандрит Антоний назначен был ректором Академии, а 1 мая состоялось в Святейшем Синоде наречение его в епископа Выборгского, второго викария Петербургской митрополии, а третьего - хиротония в Троицком соборе Лавры.
Преосвященный Антоний управлял Академией с 1887 года по 1892 год. При деятельном участии епископа Антония установилось тесное единение Академии с Обществом распространения религиозно-нравственного просвещения в духе православной Церкви, под председательством протоиерея Философа Николаевича Орнатского. Совместными силами были устраиваемы публичные чтения для интеллигентных слушателей с целью выяснения православного взгляда на богословские вопросы, волновавшие общество под влиянием распространяющихся идей Владимира Соловьева и Льва Толстого.
По кончине митрополита Петербургского Исидора, при котором в состав Петербургской епархии входили епархия Новгородская и Финляндия, преосвященный Антоний высочайшим указом 24 октября 1892 года назначен был архиепископом на тем же указом учрежденную Финляндскую епархию. Через три дня, высочайшим указом от 27 октября, он был назначен присутствующим в Святейшем Синоде. В 1892 году высокопреосвященный Антоний избран был почетным членом Казанской, Московской и Петербургской Духовных Академий, в 1893 году - Женского Патриотического, Императорского Православного Палестинского обществ; с 1887 года он состоял, с соизволения Государыни Императрицы, почетным членом С.-Петербургского Совета детских приютов. В 1893 году Казанская Академия удостоила высокопреосвященного Антония за его ученые труды высшей ученой степени - доктора церковной истории, в которой он и утвержден Святейшим Синодом в 1895 году.
Служение высокопреосвященного Антония на Финляндской архиерейской кафедре также оставило заметный в истории след. С особенной ясностью здесь сказались присущие владыке высокий административный такт, организаторский талант и мудрая осмотрительность. С годами служения владыки на Финляндской кафедре совпало стремление петербуржцев в летнее время заселять ближайшую к Петербургу приморскую полосу Финляндии. Здесь образовывались дачные поселки, появлялись православные церкви, русские школы. В Линтуле при архиепископе Антонии был основан женский монастырь. Владыка объезжал свою епархию, посещал церкви, школы, любил проводить летние месяцы на Валааме, всюду вносил начала благожелательности, терпимости, ласки, и приобрел искреннюю любовь и уважение даже со стороны угрюмых финнов.
В это время на архиепископа Антония возложено было председательствование в образованной при Святейшем Синоде Комиссии по вопросу о соединении старокатоликов с православной церковью, и Комиссия при помощи лучших профессорских сил всесторонне разработала необходимый для решения этого вопроса церковно-научный материал.
Одновременно с этим вопросом возникло стремление к сближению с православной церковью и англикан. В связи с этим вопросом высокопреосвященный Антоний получил поручение в 1897 году присутствовать в составе особого Российского посольства на 60-летнем юбилее царствования близкородственной Дому Романовых английской королевы Виктории. В Англии два старейших университета - Оксфордский и Кембриджский - поднесли владыке Антонию дипломы доктора богословия и права.
Когда скончался владыка Палладий, в преемники ему общий голос назвал только одно имя архиепископа Финляндского Антония. И когда 25 декабря 1898 года появился высочайший рескрипт о призвании высокопреосвященного Антония на пост митрополита С.-Петербургского, рескрипт был встречен всеобщим удовлетворением. Административная деятельность владыки может быть охарактеризована чертами благожелательности всякому доброму начинанию и снисходительности к личным ошибкам и заблуждениям других.
Святительствование митрополита Антония вызвало Лавру, после долгого перерыва, на путь научно-просветительского служения Церкви. Близкий науке по своему профессорству в Академии, нашедший себе просвещенного помощника в лице наместника, архимандрита Феофана, владыка Антоний оставил после себя в Лавре образцово устроенные учреждения по охранению старины: богатое Древлехранилище и научно оборудованный архив.
Последние годы тяжкий недуг крушил надорванные силы владыки. Совершенно исключительные испытания последних лет надорвали силы митрополита и обострили его болезнь. Он надолго уезжал из Петербурга в Кисловодск, да и, будучи в Петербурге, не мог часто посещать заседания Святейшего Синода. 2 ноября 1912 года, в 5 часу утра, после продолжительных мучительных страданий, владыка почил о Господе.