Nato a Lisbona da Ernesto Augusto Antunes (un militare) e Maria José Forjas de Melo, Ernesto Melo Antunes visse fra i sei e i nove anni in Angola, dove il padre era stato trasferito per motivi di servizio. Tornato in patria, frequentò la scuola ad Aveiro e poi a Faro, quindi andò in collegio a Tavira. Dopo il diploma, su pressione della famiglia entrò nel 1953 alla Scuola dell'Esercito. Concluso il corso nel 1956, frequentò il tirocinio per aspirante ufficiale alla Scuola Pratica di Artiglieria e nel 1957 conseguì la qualifica di alfiere (equivalente al grado di sottotenente). Durante questo periodo, la sua curiosità intellettuale lo condusse a leggere Karl Marx ed altri autori proibiti dal regime e per questo motivo venne trasferito nelle Azzorre. Nel 1959 fu promosso tenente e nel 1961 capitano. L'esperienza nelle Azzorre fu determinante per la sua formazione politica e nel 1962 costituì con Manuel Alegre l'Azione Patriottica delle Azzorre, un movimento politico di resistenza al regime. Antunes progettò di promuovere, con l'appoggio del generale Humberto Delgado, una rivolta militare e popolare delle Azzorre, ma il piano non fu attuato per il mancato appoggio di Delgado. In seguito Antunes fu inviato tre volte in Angola ad espletare servizio nella Guerra coloniale portoghese: il primo periodo fu tra il 1963 e il 1965, il secondo tra il 1966 e il 1968, il terzo tra il 1971 e il 1973. Nel 1972 fu promosso maggiore. Durante il servizio in Angola, Antunes maturò una posizione anticolonialista.