Владимир Семёнович Антонов родился 28 июня 1909 года на железнодорожной станции Капеллы, ныне Аткарского района Саратовской области, в семье железнодорожника. Окончил школу 2-й ступени в Аткарске (ныне школа №3 имени Героя Советского Союза Антонова Владимира Семеновича), руководил в городе первыми пионерскими отрядами. Учился вместе с будущим художником, автором картины "Утро на Куликовом поле" Бубновым А.П. и будущим профессором сельскохозяйственных наук Смирновым Б.М.

После школы Антонов работал на дровяном складе, на элеваторе, в Аткарском уездном комитете комсомола.

В Красную Армию в 1928 году был направлен по комсомольской путёвке. После окончания Военной академии имени М. В. Фрунзе в 1940 году был направлен в 1-й отдельный Белостокский мотострелковый полк НКВД, дислоцированный в Каунасе. Служил начальником штаба, с мая по июнь 1941 года временно исполнял обязанности командира полка.

С первых дней Великой Отечественной войны Владимир Антонов принимал участие в боях на фронте. Служил в Управлении НКВД по охране тыла Северо-Западного фронта, затем в составе 29-й армии. Полк, в котором служил Антонов, вёл тяжёлые оборонительные бои под Каунасом, Полоцком и в Калининской области. После гибели в бою командира полка в августе 1941 года майор Антонов взял управление полка на себя.

В ноябре 1941 года был назначен на должность командира 916-го стрелкового полка 247-й стрелковой дивизии 39-й армии, Антонов участвовал в наступательных действиях Московской битвы. В январе 1942 года был тяжело ранен.

После лечения в июле 1942 года был назначен на должность командира 256-й стрелковой дивизии, принимал участие в тяжёлых оборонительных боях битвы за Кавказ на Малгобекском направлении. С декабря 1942 года командовал 84-й морской стрелковой, 19-й стрелковой и 34-й морской стрелковой бригадами на Северо-Кавказском фронте, освобождал Кавказ и Кубань.

В июне 1943 года Владимир Антонов был назначен командиром 301-й стрелковой дивизии, переброшенной в сентябре 1943 года в Донбасс. В составе 5-й ударной армии участвовала в Донбасской, Мелитопольской, Никопольско-Криворожской операциях. В марте 1944 года дивизия была передана в 57-ю армию, в составе которой отличилась в Одесской и Ясско-Кишиневской наступательных операциях. В сентябре 1944 года 301-я стрелковая дивизия вновь была переподчинена 5-й ударной армии, которая была переброшена на 1-й Белорусский фронт.

14 января 1945 года дивизия под командованием полковника Антонова перешла в наступление с Магнушевского плацдарма и прорвала оборону противника, готовившуюся с августа 1944 года. В течение четырёх суток дивизия наступала. Задача, поставленная перед командованием дивизии, была успешно выполнена, в прорыв двинулись другие войска. Во время этих боёв дивизия уничтожила до 1 200 солдат врага, 20 танков и штурмовых орудий, а также захватила 4 склада.

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 6 апреля 1945 года за умелое руководство частями дивизии при прорыве обороны противника на Магнушевском плацдарме Висло-Одерской операции и проявленные при этом храбрость и мужество, Владимиру Семёновичу Антонову присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».

С апреля по май 1945 года дивизия принимала участие в Берлинской наступательной операции и при штурме Берлина. Постановлением Совета народных комиссаров СССР от 11 июля 1945 года полковнику Владимиру Семёновичу Антонову присвоено воинское звание «генерал-майор».

В 1950 году Антонов закончил Высшую военную академию имени К. Е. Ворошилова, затем находился на ответственных командных должностях. В конце 1950-х годов был начальником военной кафедры высших учебных заведений в городе Фрунзе Киргизской ССР.

После отставки в 1964 году генерал-майор Антонов жил в Москве, скончался 9 мая 1993 года. Похоронен на Троекуровском кладбище (участок 3).

За отличия в военной службе был награжден еще одним орденом Ленина, двумя орденами Красного Знамени, орденами Суворова 2-й степени, Кутузова 2-й степени, Богдана Хмельницкого 2-й степени, двумя орденами Отечественной войны 1-й степени, орденами Красной Звезды, медалями, в том числе, «За оборону Кавказа» и «За взятие Берлина».

Редакция электронной Книги Памяти благодарит аткарский музей Боевой Славы школы №3 имени Героя Советского Союза Владимира Семеновича Антонова за предоставленные фотоматериалы.