Urodził się w Warszawie w zasymilizowanej rodzinie żydowskiej o inteligenckich tradycjach. Jego ojciec był znanym lekarzem i społecznikiem ‒ Bolesław Prus odmalował go w Lalce jako doktora Szumana. Działalność literacką i publicystyczną Antoni Słonimski rozpoczął w 1913 roku, kiedy w tygodniku „Złoty Róg” opublikował Wiersz o poecie (za swój prawdziwy debiut poetycki uważał jednak trzy sonety, które ukazały się w „Kurierze Warszawskim” w 1918 roku), oraz zaczął tworzyć dowcipne podpisy pod rysunkami, a potem pisać recenzje i felietony dla pisma satyrycznego „Sowizdrzał”. W kolejnych latach współpracował także z pismem „Pro Arte” (1917‒1919), „Kurierem Polskim” (1920‒1923), „Wiadomościami Literackimi” (1924‒1939) i „Cyrulikiem Warszawskim” (1926‒1934). W czasie wybuchu I wojny światowej przebywał we Francji, skąd przez Anglię, Skandynawię i Rosję wrócił do Warszawy. Tam ukończył studia z rysunku i malarstwa w Szkole Sztuk Pięknych (1917). O wybranym kierunku studiów mówił po latach w wywiadzie dla Polskiego Radia: „Szkoła Sztuk Pięknych przyciągała ludzi o niezdecydowanych aspiracjach artystycznych, bo nie było przecież szkół dla literatów”. Po wystawieniu swoich prac na indywidualnej wystawie w Zachęcie oraz pokazaniu ich na kilku konkursach malarskich zrezygnował z tej dziedziny sztuki, by całkowicie poświęcić się literaturze i publicystyce.

W listopadzie 1918 roku, wspólnie z Janem Lechoniem i Julianem Tuwimem (w późniejszym czasie dołączyli do nich Kazimierz Wierzyński i Jarosław Iwaszkiewicz), utworzył scenę literacką Pod Picadorem. Publiczne występy poetów (za opłatą mógł ich posłuchać każdy, kto chciał), pozwalające zmniejszyć dystans między artystą (sztuką) a odbiorcą, doprowadziły do wypracowania wspólnej postawy tych literatów, określających się mianem grupy literackiej Skamander. W tym samym roku Słonimski wydał swój debiutancki tom poezji, zatytułowany Sonety. Wydrukowany rok później poemat Czarna wiosna został w całości skonfiskowany, gdyż uznano, że poeta nawołuje w nim do anarchii i rewolucji. W kolejnych latach ukazały się jego dramaty, tomy felietonów i proza, wśród których znalazły się dwie powieści fantastyczne, zainspirowane twórczością Herberta George’a Wellsa: Torpeda czasu (1924) i  Dwa końce świata (1937). W latach dwudziestych i trzydziestych Słonimski dużo podróżował. Zwiedził między innymi Włochy, Grecję, Kair, Jerozolimę, a także ZSRR, Brazylię i Stany Zjednoczone. Listy i relacje z tych podróży ukazywały się w „Kurierze Informacyjnym i Telegraficznym”, „Wiadomościach Literackich” oraz w książkach Pod zwrotnikami. Dziennik okrętowy (1925) i Moja podróż do Rosji (1932).

Po wybuchu II wojny światowej Antoni Słonimski wraz z żoną, graficzką Janiną Konarską, przedostał się do Rumunii, a stamtąd do Paryża. Po roku przeniósł się do Londynu, gdzie współpracował z radiem BBC, a także prasą emigracyjną, między innymi „Polską Walczącą” i „Wiadomościami Polskimi”, z którymi zerwał współpracę w 1941 roku z powodu różnicy poglądów. Rok później wraz z Karolem Estreicherem rozpoczął wydawanie poświęconego literaturze i kulturze miesięcznika „Nowa Polska” (ukazywał się on do 1946 roku). Jako wiceprezes polskiego oddziału Pen Clubu zwrócił się do władz sowieckich o uwolnienie polskich pisarzy z łagrów, a także do aliantów o pomoc w Powstaniu Warszawskim. W 1946 roku został mianowany przewodniczącym Międzynarodowej Sekcji Literatury i Teatru UNESCO. Dwa lata później stanął na czele Instytutu Kultury Polskiej w Londynie. Z funkcji tej zrezygnował w 1951 roku, kiedy na stałe powrócił do Polski.

W 1956 roku objął funkcję prezesa Związku Literatów Polskich (pełnił ją do 1959 roku). W latach 1960‒1964 pisał dla tygodnika „Szpilki” teksty satyryczne, publikowane w rubryce „Załatwione odmownie”, zebrane później i wydane jako książka. W 1954 roku skrytykował podręczniki do historii i literatury, wskutek czego jego twórczość znalazła się na liście cenzorskiej. Brał udział w spotkaniach opozycyjnego Klubu Krzywego Koła. Był autorem i sygnatariuszem skierowanego w 1964 roku do premiera Józefa Cyrankiewicza Listu 34, w którym domagał się zmiany polityki kulturalnej w Polsce, sygnował również Memoriał 59 oraz List 14, przeciwko planowanym zmianom w konstytucji PRL.

Antyżydowskie wystąpienia w roku 1968 dotknęły również autora Gwałtu na Melpomenie. Jego przedwojenna publicystyka stała się pretekstem do oskarżenia go o antypolskość, a w rezultacie objęcia zakazem druku oraz wymieniania jego nazwiska w mediach. Jedynym miejscem, w którym mógł wówczas publikować, był „Tygodnik Powszechny”, dla którego pisał felietony.

Zmarł w 1976 roku na skutek obrażeń odniesionych w wypadku samochodowym.

Jestem, jak wiadomo, człowiekiem złym. Nie lubię dzieci, kwiatów, ptaszków, piesków i tym podobnych bredni. To ja odkryłem, że kwiaty są świnie. O dzieciach napisałem kiedyś książkę (O dzieciach, wariatach i grafomanach), w której po raz pierwszy padło słynne sformułowanie: „Dzieci są zakałą ludzkości”.

[A. Słonimski, Załatwione odmownie]

Choć Antoni Słonimski studiował malarstwo i debiutował jako poeta, w rzeczywistości był twórcą wszechstronnym: zajmował się prozą, poezją, dramatem, pisał felietony, humoreski, recenzje teatralne i filmowe, był również rysownikiem i grafikiem. Napisane przez niego teksty wykorzystywane były przez wiele kabaretów, między innymi Qui Pro Quo, Cyrulika Warszawskiego czy rosyjskiego Niebieskiego Ptaka, a jego sztuki teatralne wystawiane są do dzisiaj.

Pierwsze wiersze Słonimskiego mocno wiążą się z klasycyzmem i przypisywane są do poezji parnejskiej, „z drugiej strony ‒ pisał o nim Ryszard Matuszewski ‒ temperamentowi polemicznemu i pasjom społecznym daje ujście w retorycznych poematach typu młodzieńczej Czarnej wiosny (1919) i w nich przede wszystkim (choć nie tylko w nich) dochodzi do głosu jego buntownicza natura wiecznego opozycjonisty”. Skamandryci wiązali swoją poezję z teraźniejszością, dotykając spraw społecznych i państwowych, stąd też w wierszach Słonimskiego pojawiające się osoby publiczne – takie jak Gabriel Narutowicz, Stefan Żeromski, Józef Piłsudski. Zaangażowanie w sprawy bieżące narodu widać również w szopkach politycznych, pisanych wspólnie z Julianem Tuwimem, Janem Lechoniem i Marianem Hemarem.

Antoni Słonimski popierał działalność Józefa Piłsudskiego, jednak utworzenie w latach trzydziestych obozu w Berezie Kartuskiej oraz tak zwane rządy pułkowników wzbudziły w poecie niepokój, którego wyraz dał w wydanym w 1935 roku tomie Okno bez krat. Słonimski był pacyfistą, odnosił się krytycznie do wszelkich przejawów totalitaryzmu. W rubryce „Kroniki tygodniowe”, będącej komentarzem bieżących wydarzeń, krytykował zarówno stalinizm, jak i hitleryzm, a także żydowski nacjonalizm. Krytykę totalitaryzmu i militaryzmu zawarł też w obu swoich powieściach science-fiction. Słonimski był zwolennikiem idei Polski otwartej, wielokulturowej i tolerancyjnej, w której głównymi zasadami są wolność i równość.

W poezji Słonimskiego ogromne znaczenie mają rytm i rym. Sam poeta tłumaczył, że nie tylko ułatwiały one zapamiętanie wiersza, ale również pozwalały na płynną deklamację. Duża wagę przywiązywał do tradycji wiersza mówionego, co w wywiadzie dla Polskiego Radia skomentował: „Gdyby nie heksametr, Homer nie dotrwałby pewnie do naszych czasów”. Melodyjność poezji Słonimskiego widać w jednym z jego najbardziej wyrazistych obrazów – Alarmie, który stał się symbolem walczącej Warszawy. Wiersz ten, napisany po wybuchu II wojny światowej, został upowszechniony poprzez radio, a następnie opublikowany w konspiracyjnym piśmie „Polska Żyje!”.

Integralną częścią twórczości Antoniego Słonimskiego była jego publicystyka, charakteryzująca się wyjątkowo ostrym, niekiedy szyderczym językiem, ale przy tym niepozbawionym inteligentnego dowcipu. Ten dowcip, nierzadko połączony z absurdem, był obecny w ogóle w twórczości skamandrytów, co widać choćby w napisanych wspólnie z Julianem Tuwimem purenonsensowych felietonach i ogłoszeniach, zamieszczonych w tomie W oparach absurdu. Słonimski redagował wiele popularnych ówcześnie rubryk w prasie literacko-artystycznej. Pisał o sztuce, teatrze, literaturze (w „Wiadomościach Literackich” prowadził rubrykę „Książki najgorsze”, w której zamieszczał recenzje grafomańskich wierszy), a także był jednym z pierwszych w Polsce recenzentów filmowych. Wielką popularnością wśród czytelników cieszyła się jego „Kronika tygodniowa” oraz recenzje teatralne, nierzadko bardzo krótkie – spektakl Burza w Teatrze Narodowym został podsumowany jednym zdaniem: „Nie była to burza, ale deszcz, tzw. «kapuśniaczek»; mżyło to parę godzin, wyjść nie można było, a błoto się zrobiło takie, jakiego najstarsi ludzie w teatrze nie pamiętają”. W swojej publicystyce Słonimski nie oszczędzał nikogo. O krytyce literackiej pisał: „Dwu jest tylko krytyków, których się czyta, choć mogą nieraz człowieka zdenerwować, to Wyka i Sandauer. Obaj mają wady i zalety. Co u jednego jest wadą, to u drugiego zaletą. Gdyby ich tak można połączyć, może by wcale dobry krytyk z tego wyszedł. Jakiś Wykauer albo Sandyka”.

Antoni Słonimski był barwną postacią warszawskiego życia literackiego. Zarówno przed jak i po wojnie dużo czasu spędzał w kawiarniach (w Małej Ziemiańskiej, kawiarni PIW-u lub Czytelnika), spotykając się z ludźmi i komentując bieżące sprawy. Miasto, w którym się urodził, miało zresztą swoje miejsce w jego twórczości – poeta poświęcił mu między innymi poemat Popiół i wiatr, a także dużą część swoich wspomnień.

Witold Gombrowicz napisał o nim w swoim Dzienniku: „Jego poezja wybuchała mi w prozie, z kronik w «Wiadomościach [Literackich]» – tam ciskał sobą na wszystko i wszystkich i bawił się, mistrz w organizowaniu hecy, której sam był bohaterem. Śmieszne, porównywać jego wpływ z wpływem Sienkiewicza, Żeromskiego? A ja twierdzę, że na nim wychowało się pokolenie, tak to niekoniecznie trzeba być bogiem, aby mieć wyznawców”.