В апреле 1944 года дивизионный район ПВО под командованием Антоненко был преобразован в 5-й корпус ПВО со штабом в Саратове. В июле того же года корпус был передислоцирован в район Люблина для противовоздушной обороны переправ через Одер, а также коммуникаций, складов и баз действующих фронтов. В августе корпус был включён в состав Северного фронта ПВО, а в январе 1945 года — в состав Западного фронта ПВО, после чего прикрывал объекты в полосе 1-го Белорусского фронта и принимал участие в ходе Варшавско-Познанской, Восточно-Померанской и Берлинской наступательных операций. Во время боевых действий полковник Михаил Васильевич Антоненко показал себя мужественным и храбрым командиром, за что ему было присвоено воинское звание «генерал-майор артиллерии», а также был награждён орденом Кутузова 2 степени.