Старец был особорован за 17 дней до кончины, когда телесные силы еще не совсем оставили его. Приобщался же Святых Таин в последнее время ежедневно и пребывал в непрестанной молитве. В августе 1865 года наступил последний день жизни многострадального преподобного Антония. Вечером, во время всенощного бдения, умирающий вдруг потребовал, чтобы к нему пригласили настоятеля. Как истинный послушник, он и в последний путь не хотел отправляться без настоятельского благословения. Исполняя беспрекословно волю умирающего, настоятель преподобный Исаакий благословил его и простился с ним уже навеки.
Погребен преподобный Антоний в Казанском соборе монастыря рядом с преподобным Моисеем. В 1996 году причислен к лику местночтимых святых в Соборе Оптинских старцев. Прославлен Архиерейским Собором Русской Православной Церкви 2000 года для общецерковного почитания. Покоится в Казанском соборе Оптиной Пустыни рядом с любимым братом и духовным отцом, преподобным Моисеем.