Володимир Боніфатійович Антонович народився 30 січня 1834 р. у містечку Махнівка Бердичівського повіту Київської губернії (за іншою версією - 1830-го в містечку Чорнобиль) у родині зубожілих, безземельних польських шляхтичів, генеалогічно споріднених з Правобережною Україною.

Початкову освіту здобув у сім'ї шляхтича-українофіла Оттона Абрамовича, де Володимирів батько працював гувернантом. Протягом 1844-1848 pp. Володимир навчався у Рішельєвському ліцеї та 2-й Одеській гімназії, після закінчення якої 1850 року вступив спочатку на медичний факультет університету Св. Володимира, який закінчив 1855 pоку, а потім перейшов на історико-філологічний факультет, який закінчив 1860 року зі ступенем кандидата історико-філологічного факультету.

Ще в студентські роки Антонович читав козацькі рукописи, твори Т. Шевченка, П. Куліша, А. Скальковського, етнографічні збірки, які вплинули на його життєву орієнтацію та наукові студії. У студентській корпорації, що в основному складалася з польської молоді, наприкінці 50-х років XIX ст. Антонович висловлює думку про те, що дивно жити в краї, не знаючи ні його історії, ні людей. Щоб побачити народ, яким він є, Антонович на канікулах подорожує з товаришами пішки Волинню, Поділлям, Київщиною, Холмщиною, Катеринославщиною та Херсонщиною.

Після закінчення університету він працює викладачем латинської мови 1-ої Київської гімназії, а протягом 1862-1863 та 1864-1865 pp. викладає загальну історію в Київському Володимирському кадетському корпусі. 1863 року В.Б. Антонович став на службу чиновником до канцелярії київського, подільського та волинського генерал-губернатора, і його було відряджено до Тимчасової комісії для розгляду давніх актів. Згодом В.Б. Антоновича призначено головним редактором згаданої комісії. Ці обов'язки він виконував аж по 1880 р.

Ще на початку 60-х pp. XIX ст. Антонович розриває стосунки з польськими колами, що спричинило неабиякий резонанс у тодішньому суспільстві, і приєднується зі своїми однодумцями до нелегальної української "Громади" у Києві, очолює в ній "хлопоманський" гурток, члени якого вважали, що український народ має право на своє національне відродження.

В. Антонович часто їздив до С.-Петербурга, щоб налагодити зв'язки з редакцією журналу "Основа". Там він уперше опублікував дві свої розвідки полемічного характеру. Особливу реакцію української і польської громадськості викликала його стаття "Моя сповідь" (1862).

Становленню Антоновича як історика сприяло його знайомство з Михайлом Максимовичем та Миколою Іванішевим. Першу історичну працю Антонович написав 1863 р. Це була вступна розвідка "О происхождении казачества" до "Архива Юго-Западной России". Викладені у ній погляди на історію українського народу Антонович пізніше розвинув у своїх творах, кращі з яких увійшли до 1-го тому "Монографий по истории Западной и Юго-Западной России", виданого 1885 р.

1870 р. В.Б. Антонович отримує ступінь магістра російської історії за дисертацію "Последние времена казачества на правом берегу Днепра по актам 1679-1716 гг." і починає працювати штатним доцентом на кафедрі російської історії університету Св. Володимира. 1871 р. його відряджають на два тижні до С.-Петербурга як депутата від університету на II археологічний з'їзд, а 1875 р. - на 8 місяців до Москви та С.-Петербурга для роботи в архівах та Імператорській публічній бібліотеці; 1877 року він отримав відрядження до Казані як депутат від університету Св. Володимира на IV археологічний з'їзд.

1878 р. В.Б. Антонович захистив дисертацію "Очерк истории Великого княжества Литовского до смерти великого кн. Ольгерда" і йому присвоїли ступінь доктора російської історії та обрали ординарним професором на кафедрі російської історії. 1880 р. В. Антоновича відрядили за кордон на один рік, і того ж року він бере участь як депутат від університету Св. Володимира і як член Московського археологічного товариства в IX археологічному з'їзді в Лісабоні.

1880 р. В.Б. Антоновича обирають деканом історико-філологічного факультету, на посаді якого він залишається по 1883 р. Володимир Боніфатійович також завідував в університеті Св. Володимира мюнц-кабінетом та музеєм старожитностей.

Крім роботи в університеті Св. Володимира, В.Б. Антонович активно займався науковою діяльністю. Так, 1873 р. його обрали членом Імператорського російського географічного товариства, а 1874 р. - дійсним членом Московського археологічного товариства, Імператорського одеського товариства історії та старожитностей та Церковно-археологічного товариства при Київській духовній академії. В.Б. Антонович був також одним із засновників товариства Нестора-літописця при університеті Св. Володимира, а 1881 р. очолив це товариство.

В.Б. Антонович викладав в університеті Св. Володимира протягом 30 років. Його лекції з історії Галицької Русі, Великого князівства Литовського, українського козацтва, джерелознавства та допоміжних дисциплін, разом з апробованими в університеті історичними семінарами, сприяли широкому залученню на ниву дослідницької роботи молодих істориків. Організувалась так звана "київська школа", яка завдяки таким відомим учням В. Антоновича, як М. Грушевський, Д. Багалій, І. Каманін, В. Данилевич, М. Шашкевич, М. Довнар-Запольський, В. Ляскоронський та інші, заклала підвалини сучасної української історичної науки.

Коло інтересів В.Б. Антоновича було надзвичайно різноманітним. Окрім історико-археографічної та педагогічної діяльності, вчений захоплювався археологією та нумізматикою. Саме Антонович започаткував систематичні археологічні дослідження на території України і став родоначальником вітчизняної археології.

Цікавився В. Антонович також історією культури й етнографією, підготував за цими темами кілька ґрунтовних публікацій. Разом з М. Драгомановим уклав збірку "Исторические песни малорусского народа".

1883 р. В.Б. Антоновича обирають почесним членом Товариства любителів природознавства, антропології та етнографії при Імператорському московському університеті. Також він був членом Київського юридичного товариства у відділі звичаєвого права.

Працював В.Б. Антонович і на теренах Західної України після обрання його 1877 р. дійсним членом Львівського археологічного товариства.

З іменем Володимира Антоновича пов'язане пожвавлення роботи київської "Громади" протягом 70-х-80-х pp. щодо активізації української національної ідеї. Проте, як глибоко переконаний еволюціоніст, Антонович не вірив в успішність революційної тактики там, де йшлося про національне питання, і взагалі у можливість швидких політичних змін, міряв перспективи суспільного й національного поступу довгими віками.

Обмеження в царині громадсько-політичної діяльності повертають Антоновича до наукової роботи. 1882 р. він брав участь у створенні журналу "Киевская старина". У цьому журналі Антонович опублікував і свою повість "Уманский сотник Иван Гонта" (1882).

1885 p. Володимир Боніфатійович розробив програму видання багатотомної "Русской исторической библиотеки". Фактично він першим серед українських істориків нових часів чітко і ясно, без національної роздвоєності, властивої його попередникам і сучасникам, виступив з концепцією споконвічності української самобутності й навіть увів у науковий обіг термін "Україна-Русь".

У другій половині 1890-х pp. В. Антонович разом із відомим письменником і громадським діячем О. Кониським заснував всеукраїнську політичну організацію, що мала об'єднати українців усієї Російської імперії. 1897 р. відбувся установчий з'їзд цієї організації, до якої 1901 р. приєдналася і київська "Громада". Сама організація проіснувала до її перетворення 1904 р. на Українську демократичну партію.

Останні роки життя В. Антонович працював у Ватиканському архіві, де знаходив багато матеріалів з історії України, збирав документальні відомості для історико-географічного словника України (залишився невиданим), продовжував активно займатися археологічними дослідженнями. За рік до смерті почав диктувати Д. Дорошенку (згодом відомому українському історикові) автобіографічні "Спомини".

Помер Володимир Боніфатійович Антонович 21 березня 1908 року.