Окончив в 1914 гимназию, некоторое время посещал народный университет им. Шанявского. Затем поступил на юридический факультет Московского университета, однако уже со 2-го курса ушел, мечтая стать актером. Принимал участие в массовках, ездил с труппой в части Красной Армии, играл в организованной Евг.Вахтанговым студенческой драматической студии, в Московском Камерном театре, во 2-й студии МХАТа.
С 1920 работал в Драматической студии под руководством Евг.Вахтангова и в Театре им. Евг.Вахтангова — как режиссер и сорежиссер, заведующий литературной частью. В 1917–18 на сцене студии шла пьеса Антокольского «Обручение во сне». Любовь к театру Антокольский пронес через всю жизнь, это было его второе призвание, не менее серьезное и сильное, чем поэзия.
Первые стихотворения, опубликованные в 1918 в журнале «Сороконожка» и в 1920 в журнале «Художественное слово» («Эдмонд Кин» и «Медный всадник»), в известной степени предсказывали будущие поэтические темы и образы Антокольского. Им присуща и театральность — черта, характерная для всего творчества поэта.
В 1922 вышел первый сборник «Стихотворения», а в 1926 — «Запад», навеянный впечатлениями от поездки с Театром Евг.Вахтангова в Швецию и Германию. В обеих книгах видно причудливое переплетение двух стихий, в равной мере владевших душой и сознанием поэта: театральности и поэзии. Образы театра подчас выходят в них на первый план и определяют самый подход к жизни, которая предстает взору художника как колоссальный театр страстей, а персонажи похожи на актеров. Таковы в особенности стих. «Театральный разъезд», «Лондон 1666», «Гамлет», «Девятая симфония». Революция представляется ему «Театром Мирового Сражения». Вместе с тем театральность, яркая зрелищность и декоративность не мешали Антокольскому передавать в своих стихах реальную поступь истории. Театр и театральность не закрывали от его глаз действительность, а были прирожденным, органическим средством постижения времени и людей. Антокольский прежде всего романтик, и потому он ищет и находит экспрессивные слова и краски, т.к. только экспрессия, по его убеждению, могла передать внутренний накал исторического действа.
В книге «Запад» он выступил как своего рода поэт-пророк и художник-обличитель. Приехав в Швецию и Германию из голодной, перенесшей ужасы войны России, он был поражен сытым филистерством западного буржуа. Антокольский зорко подмечает в налаженном быте бюргера признаки распада и гниения. Главный мотив книги — ощущение приближающейся грозы-возмездия, катастрофы, гибели. Таковы стих. «Стокгольм», «Белая ночь», «Камень», «Ночной разговор», «Гроза в Тиргартене». На склоне лет он вспоминал, что именно в этой книге тема кризиса и гибели капиталистической культуры еще до Второй мировой войны сделалась главенствующей в его творчестве, что он прикоснулся к образам, которые определили поэтическую работу художника на очень долгий срок.
В 1927 Антокольский выпустил «Третью книгу», куда вошел знаменитый «Санкюлот», сыгравший роль своеобразного программного произведения. По словам Антокольского, именно в нем, как, впрочем, и во многих других стихотворениях, вошедших в «Третью книгу», выразилось чувство истории, ощущение, что история — не достояние прошлого и страниц школьных учебников, а живет в настоящем, разыгрывается в душах современников. С «Санкюлота», кроме того, началось страстное и длительное увлечение Антокольского эпохой Великой французской революции. В «Третьей книге» началась и другая важнейшая тема поэта — любовная лирика. Почти все стихи, написанные о любви, посвящены жене Антокольского — Зое Бажановой.
В 1928 вахтанговцы побывали в Париже. Там он встретился с Мариной Цветаевой — тоже поэтом-романтиком, маленькие пьесы которой ставились в студии во время Гражданской войны. Новый цикл стихов, навеянный этой поездкой, вошел в книгу «1920–1928. Стихотворения».
В 1930 Антокольский издал драматическую поэму «Робеспьер и Горгона», одновременно начав работу над стихами о Парижской коммуне и о поэте Франсуа Вийоне. Бродяга и романтик Вийон у Антокольского — менее всего историческое лицо. Сам Антокольский говорил, что все перипетии жизни Вийона выдуманы им, что в этом образе он как бы сконцентрировал свой романтизм.
1930-е были для него, как и для мн. др. советских писателей того времени, насыщены поездками по стране — в составе писательских бригад и самостоятельно. Он побывал на Сясьстрое, потом трижды в Армении, в Грузии, дважды в Азербайджане, на Украине. Появляются книги «Действующие лица» (1932), «Большие расстояния» (1936), «Пушкинский год» (1933). В «Действующих лицах», книге с характерным «театральным» названием, развертывается «мировой театр»: Антокольский обращается и к истории (война гезов, Франция периода Великой революции, 1914) и к современности. Можно сказать, что главным «действующим лицом» всей книги является не тот или иной исторический персонаж или современник, а время, история, эпоха. Среди грузинских стихов выделяются стихотворные портреты Тициана Табидзе, Нико Пиросманишвили, Тамары Абакелия. Поездки не только обогатили Антокольский знанием новых мест и лиц, но и принесли ему славу первоклассного переводчика поэтов советских республик. Он переводил с армянского Ованеса Туманяна и Егише Чаренца, с грузинского Шота Руставели, Симона Чиковани, Тициана Табидзе, Карло Каладзе, из азербайджанских поэтов — Низами Ганджеви, Мирзу Фатали Ахундова, Самеда Вургуна. Эти переводы по праву считаются классическими, как, впрочем, и переводы с французского, осуществленные им в разные годы: «Гражданская поэзия Франции» (1955), «От Беранже до Элюара» (1966), «Медная лира» (1970), «Два века поэзии Франции» (1976).
Конец 1930-х, когда один за другим писатели подвергались репрессиям, был труден для поэзии. Вполне возможно, что переводы давали Антокольскому, как и некоторым другим поэтам, найти на время более или менее безопасную нишу. Однако приближение мировой трагедии не могло не отозваться в стихах. Острым предчувствием беды, уже стоящей у ворот страны, проникнуто стих., написанное в самый канун войны, — «Июнь сорок первого года» (впоследствии оно было названо поэтом «Накануне»). В годы войны у него вышли книги «Полгода» (1942), «Железо и огонь» (1942), «Сын» (1943), к ним следует по праву присоединить «Третью книгу войны», вышедшую в 1946. Первая книга («Полгода») открывалась стихотворением «Мой сын», во второй тоже есть стихи, адресованные лейтенанту Владимиру Антокольскому.
В 1942 Антокольского постигло страшное горе: сын погиб. Он пишет поэму-эпитафию, посвященную как своему сыну, так и всем погибшим сыновьям. Вся поэма представляет собою монолог, разговор поэта со своей душой и с погибшим сыном. Внутреннее ощущение своей слитности с народом и своей трагедии с народной бедой создало эпическую подпочву для этого внешне сугубо лирического произведения. Рассказывая о сыне, скорбя и ужасаясь, Антокольский находит в себе силы не только преодолеть личную боль, но и заставить своих читателей задуматься об общих проблемах бытия. Поэма Антокольского стоит в одном ряду с поэмой «Зоя» М.Алигер и поэмой О.Берггольц «Памяти защитников».
В послевоенные годы Антокольский выпускает книги, подводившие своеобразные итоги: «Избранное» (1947), «Стихи и поэмы» (1950), «Десять лет» (1953). То было время подспудной работы мысли и души. Во второй половине 1950-х наметился в его творчестве новый подъем. Так было и с другими поэтами старшего поколения — В.Луговским, Л.Мартыновым, Н.Заболоцким. В это время напряженно и ярко жила молодая поэзия. Антокольский выпускает книгу «Мастерская» (1958), почти целиком посвященную искусству и людям искусства. Он работает много и плодотворно, издает несколько книг, разных по своему содержанию: «Сила Вьетнама» (I960), «Высокое напряжение» (1962), «Четвертое измерение» (1964), «Повесть временных лет» (1968). И «Четвертое измерение», и «Повесть временных лет», по выражению Антокольского, как бы «перелистывают» его жизнь. Время, как всегда у Антокольского, остается главным героем его произведений — не только тех, где он обращается к истории («Ночной смотр»), но и тех, где речь идет о современности («Путевой журнал»), а также в единственной у него прозаической книге «Сказки времени» (1971). Антокольский много пишет о поэтическом мастерстве, вспоминая при этом своих друзей поэтов, т.е. опираясь не только на собственный богатый опыт, но и на опыт художников разных стран (Поэты и время. М., 1957). Вклад Антокольского в поэзию советской эпохи и в русскую поэзию весом и значителен. Он продолжил и развил романтическую линию в поэтическом искусстве.