Im Jahr 1583, vielleicht auch erst 1589 (dieses Datum nennt Bellori), kommt Antonio Carracci, Spross der berühmten Malersippe der Carracci, in Venedig zur Welt. Sein Vater ist Agostino Carracci, der Onkel Annibale Carracci.
Seine Ausbildung absolviert Antonio-Marziale Carracci in Bologna und Parma sowie naheliegend in Familienkreisen. Wohl fungieren neben dem Vater Agostino Carracci auch Ludovico Carracci und der Onkel Annibale Carracci als Lehrmeister.
Unter dessen Leitung und Aufsicht beteiligt sich der junge Antonio Carracci um 1603/04 auch am berühmten Freskenzyklus des römischen Palazzo Farnese. Wenig später arbeitet Antonio Carracci gemeinsam mit Albani an den Wandmalereien des Palazzo Mattei (1606).
Nach einer kurzen Rückkehr nach Bologna (1609) kommt Antonio Carracci 1610 erneut in Rom an. Gemeinsam mit Guido Reni sorgt er nun für die malerische Ausgestaltung der Cappella dell'Annunziata im Quirinal. 1613/14 wird Antonio-Marziale Carracci, ein schon zu Lebzeiten höchst geachteter Maler, Mitglied in der Accademia di San Luca. Dennoch tritt er nicht vor 1616 ("Sala del Diluvio") gesichert als selbstständiger und unabhängiger Künstler in Erscheinung.
Antonio Carraccis Oeuvre ist von der Forschung noch nicht mit aller Klarheit erfasst. Unter den zahlreichen begabten Mitarbeitern seines Onkels Annibale in Rom ist seine Hand nicht immer in Deutlichkeit zu erkennen. Gerade die Werke von Malern wie Giovanni Antonio Solari und Sisto Badalocchio bergen Verwechslungspotential. In den eindeutigen Werken des Antonio Carracci ist jedenfalls eine caravaggeske Tendenz nachweisbar, ebenso eine Anlehnung an den Klassizismus eines Domenichino. Auch eine reizvolle, spannungsreiche Hinwendung zur Formensprache des späteren römischen Manierismus kann beobachtet werden.
Antonio Carracci, dessen Malereien heute beispielsweise im Pariser Louvre zu sehen sind, verstirbt im Jahr 1618 in Rom.