De carácter inquieto, destacó pronto en casi cualquier disciplina, tanto en las físicas como en las intelectuales.

Contado por su propia madre en el documental póstumo, Antonio tenía un 130 de cociente intelectual.

[3]​ Estudió en el Liceo Francés de Madrid, donde actuó por primera vez a los 14 años.

[4]​ Inició diferentes estudios, que no llegó a terminar: arquitectura, ciencias físicas, pilotaje de aviones.

En 1977 cumplió su servicio militar en Valencia, durante el cual compuso su canción más conocida, Chica de ayer.

Ha sido versionada por multitud de artistas, como El Canto del Loco, Eduardo Capetillo, Enrique Iglesias, Undershakers o los estadounidenses Gigolo Aunts (The girl from yesterday).

Se ha señalado que, como compositor en Nacha Pop, Antonio Vega desarrolló su especial sensibilidad para hacer partícipe al oyente de una historia personal con una delicada visión poética del mundo.

Este carácter intimista ofrecía en el trabajo del grupo un contrapunto a la música del otro compositor de la banda, Nacho García Vega, que se inclinaba hacia un pop más directo y unas letras menos metafóricas.

Su primer disco en solitario data de 1991 y llevó por título No me iré mañana.

También participó en 1997 en el Tributo a Queen, con el tema Días que no volverán, versión en español de la canción These are the days of our lives publicada por la banda británica en su álbum Innuendo, de 1991.

Tras una etapa con la discográfica Polydor se produce su fichaje por EMI, que edita en 2001 De un lugar perdido, un disco corto en el que destacan temas como "Seda y Hierro", Estaciones, Para bien y para mal o A trabajos forzados, poema de Antonio Gala al cual pone música.

[10]​ Posteriormente compondría su último disco en solitario, 3000 noches con Marga, editado en 2005, en el que se incluyen temas como Ángel de Orión, Caminos infinitos, Pasa el otoño o la instrumental 3000 noches con Marga.

En 2008, Antonio Vega lanza el disco Un sueño compartido con Un Mar al Sur, cuyos ingresos por las ventas fueron destinadas a construir proyectos sociales, entre ellos, una escuela primaria en el Río San Juan, al Sur de Nicaragua.

Tras acabar la gira con Nacha Pop vuelve a su carrera en solitario y continúa dando conciertos, orientando en los últimos tiempos su gira a los escenarios teatrales con el respaldo de una banda en la que estaba Basilio Martí, que también era su representante musical.

Esta serie de conciertos estaba pensada para dar lugar a un nuevo disco en directo.

[20]​ En 2014 se estrenó el documental Antonio Vega, tu voz entre otras mil[21]​ dirigido por Paloma Concejero.