Antoine, frère de Bernard et de Joseph est le fils de Laurent de Jussieu, docteur en médecine et maître apothicaire à Lyon, et de Lucie Cousin. Il a fait ses premières études au collège des Jésuites de Lyon. Il a ensuite entrepris des études de théologie avant de découvrir la botanique. Il décide alors d'entreprendre des études à la Faculté de médecine de Montpellier. Sa passion le conduit à herboriser en Normandie et en Bretagne.
Antoine de Jussieu est admis à l'Académie des sciences en 1711. En 1716, Fagon lui confie une mission en Espagne et au Portugal afin d'y recueillir des plantes. Antoine demandera à son frère Bernard de l'accompagner. À son retour, il fait paraître dans les Mémoires de l'Académie des sciences la relation de son voyage. Il crée une classe à part de plantes pour les champignons et les lichens dans un mémoire présenté en 1728 devant l'Académie royale des sciences.
Il est chargé du cours de matière médicale à Faculté de médecine de Paris. Son enseignement fera l'objet d'une publication posthume, en 1772, intitulé le Traité des vertus des plantes. Parallèlement à son activité de botaniste, de Jussieu n'a jamais cessé d'exercer la médecine. Cette double spécialité lui permet d'expérimenter l'intérêt de nombreuses espèces comme l'écorce de quassia, une Simaroubacée, contre les fièvres.
Antoine de Jussieu permet l'introduction du caféier dans les Antilles en 1720.