Анна Арнольдовна Антоновская родилась 31 декабря 1885 года (13 января 1886) в г.Тифлисе (Тбилиси) в семье А.А.Венжера, художника-гравера. Детство и юность провела в Закавказье, в Восточной и Западной Грузии, жила в городах Карсского округа. Рано потеряла отца. Материальная необеспеченность семьи вынудила Антоновскую прервать учебу в Мариинском женском училище (г.Карс, позднее она сдала экзамены экстерном) и с 14 лет пойти работать кассиром в магазин швейных машин и велосипедов.
В 1902-1904 гг. выступала в качестве актрисы-любительницы на сцене Авчальской аудитории (Тифлис) — культурном центре главных железнодорожных мастерских, связанном с Тифлисским комитетом РСДРП, принимала участие в социал-демократическом движении.
С 1904 г. начала писать стихи.
В 1908 г. побывала в Сафарском монастыре в Месхетии (Южная Грузия), где впервые услышала о Георгии Саакадзе. К этому времени интерес Антоновской к истории, этнографии, мифологии и фольклору Грузии становится постоянным и всеопределяющим.
В 1909 г. окончила в Тифлисе курсы художественно-прикладных искусств, успешно занималась металлопластикой, выжиганием по дереву, эмалями, гелиоминиатюрами.
В 1910 году переехала с семьей в г.Карс, где открыла школу «художественных работ и изящных рукоделий».
С 1911 г. выступала на сцене Военного и Гражданского клубов, заменявших в Карсе профессиональный театр. За сценическую деятельность была награждена памятной Золотой медалью.
В 1916 г., в связи с переводом мужа писательницы, Д.И.Антоновского из Кавказской армии в Петроград в качестве командира 1 автобронедивизиона, впоследствии, в 1917 г., вставшего на сторону восставшего Петроградского гарнизона, переехала в столицу.
С 1918 г. Антоновская снова живет в Тифлисе, где публикует свои произведения в общественно-литературном журнале «Арс», при котором был организован Артистериум. В деятельности Артистериума принимали участие писатели П.Яшвили, Т.Табидзе, В.Гаприндашвили, художники В. (Ладо) Гудиашвили, В.Ходжабегов, И.Шарлемань, К.Зданевич, С.Валишевский, композитор А.Черепнин.
В 1919 г. в сборнике Тифлисского Цеха поэтов «Акмэ» печатаются стихи Антоновской. В ее доме бывают грузинские писатели, приехавшие из России И.Эренбург и О.Мандельштам, актриса Московского художественного театра М.Германова, индийский художник Сураварди, актрисы Н.Будкевич, А.Перегонец, Т.Чавчавадзе, режиссер А.Цуцунава, композитор Ю.Юргенсон. Этим же годом датируется начало систематического изучения эпохи Георгия Саакадзе, Антоновская консультируется с историком С.Какабадзе.
В 1921-1922 гг. работала пропагандистом агитационного отдела Грузино-Кавказского отделения РОСТА (Грукавроста), писала интермедии, песни для Художественно-революционного театра. В журнале «Молодая сила» (на грузинском языке) напечатала пьесу для детей «Революция цветов». Стала одним из организаторов группы русских писателей в Грузии.
В 1922 г. переехала в Москву, где включилась в работу Московского Цеха поэтов, в деятельности которого принимали участие П.Антокольский, И.Сельвинский, В.Инбер, А.Ширяевец и др.
Приступает к литературному воплощению темы Георгия Саакадзе.
В 1925 г в сборнике Московского Цеха поэтов «Стык» опубликовала написанные белым стихом отрывки из трагедии «Георгий Саакадзе».
В 1928 г. выступила на заседании Научной Ассоциации Востоковедения с докладом о позднем грузинском феодализме.
В 1930 г. Ленинградская фабрика Совкино выпустили по сценарию Антоновской художественный фильм «Транспорт огня».
В 1931 г. в журнале «Красная новь» были опубликованы главы из первой книги «Великий Моурави».
В 1932 г. во Дворце писателей Грузии состоялось чтение Антоновской и обсуждение глав из первой книги «Великий Моурави». С этого времени завязывается многолетняя дружба с грузинскими писателями Г.Кикодзе, М.Джавахишвили, Н.Лордкипанидзе, Г.Тавзишвили, В. (Бесо) Жгенти.
В 1936 г. окончила Московский вечерний университет марксизма-ленинизма. В журнале «Мнатоби» (на грузинском языке) опубликована статья Антоновской «Древнегрузинская книга».
В 1937 г. в издательстве «Заря Востока» выходит в свет первая книга романа-эпопеи «Великий Моурави» (под названием «Диди Моурави», редакция профессора Н.А.Бердзенишвили).
В 1941 г. Гослитиздат (Москва) напечатал вторую книгу «Великий Моурави» (историческая консультация академика И.А.Джавахишвили).
В 1942 г. за роман «Великий Моурави» Антоновской присуждается Государственная премия СССР.
В 1942-1943 гг. по сценарию Антоновской (в соавторстве с Б.Черным) Тбилисская киностудия выпустила на экран двухсерийный художественный фильм «Георгий Саакадзе», удостоенный Государственной премии СССР. Творческие отношения связывают Антоновскую с режиссерами М.Чиаурели, Н.Шенгелая, с поэтом И.Абашидзе, с писателями В.Ставским, А.Белиашвили.
В годы Великой Отечественной войны Антоновская выступает с публицистическими статьями, обращается по радио к зарубежным слушателям, ведет обширную переписку с воинами Красной Армии.
В 1945 г. Антоновская награждается орденом Трудового Красного Знамени.
В 1945-1946 гг. журнал «Новый мир» публикует роман Антоновской «Ангелы мира» (в соавторстве с Б.Черным).
1945-1958 — годы напряженной работы над романом-эпопеей «Великий Моурави».
В 1947 г. Гослитиздат выпускает третью книгу «Великого Моурави».
В 1951 г. сценарий «Георгий Саакадзе» печатается в «Избранных произведениях советского кино».
В 1953 г. Гослитиздат выпускает четвертую книгу «Великого Моурави» (историческая консультация академика Е.В.Тарле).
В 1957 г. Гослитиздат выпускает пятую книгу «Великого Моурави».
В 1958 г. Гослитиздат выпускает шестую книгу «Великого Моурави».
За годы публикации «Великого Моурави» установились близкие отношения с издателями, любителями и знатоками книг — М.Карпом, П.Чагиным, М.Златкиным. Тесный творческий контакт связал Антоновскую с переводчиком романа на грузинский язык А.Чумбадзе и переводчиком на польский язык Р.Аудерским. Большую помощь в работе над романом-эпопеей оказали такие его редакторы и критики, как А.Фадеев, А.Тихонов (Серебров), Бесо Жгенти.
В 1961 г. в связи с 40-летием Советской Грузии появилась книга «Документальные новеллы о Грузии» (в соавторстве с Б.Черным).
В 1962 г. Антоновская работает над материалами по истории 392-й Горной стрелковой дивизии под командованием генерала Г.Купарадзе. Изучает эпоху царя Ираклия II.
В 1963 г. приступает к работе над автобиографической книгой «Признание» (осталась незавершенной).
В 1965 г. награждается Почетной грамотой Президиума Верховного Совета Грузинской ССР.
В 1966 г. — последний приезд в Тбилиси на празднование 800-летия Шота Руставели. Газета «Вечерний Тбилиси» публикует эссе Антоновской «Миджнур из Месхети» (Шота Руставели).
В 1967 г., 21 октября, Анна Арнольдовна Антоновская скончалась. Погребена в Москве на Новодевичьем кладбище. На могильной плите — изображение щита Георгия Саакадзе и девиз: «Счастлив тот, у кого за Родину бьется сердце».