Искусствовед, специалист по итальянской живописи эпохи Возрождения. Доктор искусствоведения. Академик РАО (1989).
Лауреат двух Государственных премий Российской Федерации (1995, 2017). После окончания в 1945 г. филологического факультета МГУ пришла работать в Государственный музей изобразительных искусств имени А.С. Пушкина в Москве и посвятила ему всю оставшуюся жизнь. С 1961 г. и до конца своих дней - директор, а с 2013 г. - президент музея. При её участии прошло много выставок, ставших культурными событиями Москвы. В 1974 г. в музее впервые в СССР выставлялась легендарная картина Леонардо да Винчи "Мона Лиза". В 1996 г. прошла выставка "Сокровища Трои из раскопок Генриха Шлимана", а в 2010 г. выставка "Пикассо" и др. С 1981 г. по инициативе И. Антоновой и пианиста
С. Рихтера
в музее проводится ежегодный фестиваль музыки и живописи "Декабрьские вечера". В 1971–1977 и 1986–1992 гг. И. Антонова была вице-президентом Международного совета музеев при ЮНЕСКО. С 2013 г. И. Антонова - главный куратор государственных музеев России. Автор более 100 публикаций (статей, каталогов, альбомов, сценариев научно-популярных фильмов), автор книги "Веронезе" (1957). Преподавала в искусствоведческом отделении исторического факультета МГУ, а также в Институте кинематографии. Являлась автором и ведущей на телевидении документального цикла "Пятое измерение". Была женой
Е.И. Ротенберга.
Скончалась И.А. Антонова 30 ноября 2020 года, похоронена в Москве на Новодевичьем кладбище (Колумбарий, секция 146), рядом с мужем. В 2022 году подхоронили урну с прахом их сына.
