Narodil se do pražské dělnické rodiny v roce 1936 a studoval organickou chemii na Matematicko-fyzikální fakultě Univerzity Karlovy v Praze. Po škole nastoupil do Ústavu organické chemie a biochemie Československé akademie věd – z aspiranta se stal vědeckým pracovníkem a jeho kariéra se vyvíjela přes vedoucí pozice až na ředitele tohoto ústavu. Patří do Stanfordského celosvětového seznamu 2 % nejcitovanějších vědců.
Od roku 1976 spolupracoval s Erikem De Clercqem z Katolické univerzity v Lovani v Belgii. Společně jsou autory 15 patentů. Díky patentům a licencím z výzkumů Antonína Holého a jeho týmu dodnes přichází do rozpočtu české vědy více než 2 miliardy korun od americké farmaceutické společnosti. Vyvinuté léky pak pomáhají po celém světě.
