Antonio Pettigrew už jako student úspěšně závodil v běhu na 400 metrů. Roku 1991 přišel jeho největší mezinárodní úspěch. Na Mistrovství světa v atletice 1991 v Tokiu získal dvě medaile. Zlatou medaili za vítězství v běhu na 400 metrů a stříbrnou medaili jako člen americké štafety 4 × 400 metrů. Jako člen štafety na 4 × 400 metrů získal zlaté medaile i na třech dalších mistrovstvích světa v atletice a také na olympiádě v Sydney. Tam se zviditelnil tím, že po vítězství štafety hodil své tretry Adidas mezi diváky.