Kirsanovissa hän organisoi ja tuli yhdeksi Tambovin kapinan johtajista.
Bolshevikkihallitusta vastaan. 24. kesäkuuta 1922 hän sai surmansa Tšekan erillisyksikön piirissä lähellä Borisoglebskin lähellä sijaitsevaa kylää Shybriay. Hän kuoli tulitaistelussa veljensä Dmitriyn kanssa. Hän taisteli loppuun asti, eikä koskaan laskenut asettaan. Antonov haudattiin Tambovissa, yhdessä hänen ryhmänsä muiden jäsenten ja hänen veljensä Dmitriyn kanssa, Kazan Jumalan Äidin luostarin muurien lähellä viidennen päivän kuluttua hänen kuolemastaan.