加入了苏联红军，任南方面军莫斯科工人第1师副参谋长，参与保卫卢甘斯克。5月底邓尼金率军攻占卢甘斯克后，该师被解散，安东诺夫到第15师任职。1920年1月起红军开始反攻，3月底收复新罗西斯克，安东诺夫被提拔为15师所属45旅的参谋长。11月初，45旅夜渡锡瓦什湖，建立了通向塞瓦斯托波尔的登陆场，制定战斗方案的安东诺夫得到了伏龙芝的表扬。1921年，第45旅转为“劳动状态”，在南乌克兰等地进行农业劳动。在同一级别的军官上，安东诺夫是接受军事教育最少的，这让他有了进入军校学习的想法，但他的能力很受亚基尔的赏识