Antonsson började sin karriär redan som 14-åring då han började brottas precis som hans bröder, bland annat Bengt, redan gjorde. Antonsson blev svensk juniormästare 1942. Åren 1946 och 1949 blev Antonsson EM-segrare i fri stil (tungvikt) och 1951 VM-etta i fri stil. Redan 1948 hade han erhållit utmärkelsen Trollhättans bäste idrottsman.
Åren 1950 och 1953 blev han världsmästare i grekisk-romersk stil. Vid VM i Neapel 1953 tog han guld i en match mot den kraftige ryssen Johannes Kotkas (som var obesegrad i matchsammanhang sedan 15 år tillbaka),[1] och för detta fick han samma år mottaga Svenska Dagbladets guldmedalj.[2]
Både 1948 och 1952 tog han silver i OS (fristil).[2]