1943年安东诺夫获得一級上将军衔，专任副总参谋长，由于总参谋长华西列夫斯基经常在前线，安东诺夫相当于代理其总参谋长职务。参与制定和组织实施库尔斯克会战的计划，朱可夫在回忆中称赞安东诺夫说：“А·И·安东诺夫除了其他各种优点外，还具有编写和绘制材料的惊人能力。我和华西列夫斯基还在拟制向斯大林汇报的计划，他已经准备好情况图和各方面军在库尔斯克突出部的行动计划图。”对于瓦图丁和赫鲁晓夫的在库尔斯克地域先发制人的观点，安东诺夫代表总参谋部表示不赞成，最终促成了先反突击再进攻方案的实施。随后参与了大纵深作战理论的典范战役：“巴格拉季昂行动”的策划。