С августа 1942 года лейтенант М. М. Антонов участвовал в обороне Сталинграда в составе 169-й танковой бригады, которая недавно, 15 июня 1942 года, закончила своё формирование. Вскоре она вошла в оперативное подчинение командиру 35-й гвардейской стрелковой дивизии генералу В. А. Глазкову и 22 августа заняла оборону в районе железнодорожной станции Котлубань и села Самофаловка.