Находясь на нелегальном положении, в Саратове Антонов готовил террористический акт против генерала Сандецкого, руководившего подавлением крестьянских выступлений. Однако в феврале 1909 года он был арестован. Есть предположение, что провал саратовских эсеров-террористов — дело провокатора Евно Азефа. Далее был смертный приговор, замена его бессрочной каторгой, долгие годы за решеткой — в тюрьмах Тамбова и Владимира, в Шлиссельбургской крепости. Два раза Антонов пытался бежать из тюрьмы. В заключении он познакомился с Плужниковым, арестованным за участие в крестьянских выступлениях. С той поры Плужников стал правой рукой Антонова (такая же тюремная дружба на долгие годы связала судьбы Н. Махно и анархиста Аршинова).
Откорректированная чекистами биография Антонова трактовала его молодые годы следующим образом: «Участвовал с определенной кучкой уголовных преступников в разных грабежах и убийствах, большею частью убивал чинов полиции и грабил винные лавки, чем и зарекомендовал себя как социалист-революционер. В 1906 году он вступил в партию социалистов-революционеров. Был сослан в Сибирь, за разного рода грабежи и убийства». Но каторгу Александр Антонов отбывал не в Сибири, а в каторжных тюрьмах Тамбова, Владимира, Москвы.
В начале марта 1917-го «революцией освобожденный» с каторги Антонов вернулся в Тамбов. На вокзале ему была устроена торжественная встреча. Выйдя из вагона, «новый герой своего времени» поднял над головой кандалы, чем вызвал в толпе встречающих взрыв эмоций. Позже эти кандалы были распилены на части и разобраны на сувениры. Возбужденная толпа несла Антонова на руках от вокзала до центра города.
Бывший каторжанин входит в новую революционную элиту: он назначается помощником начальника городской милиции Тамбова, которым стал эсер Петр Булатов — дворянин Кирсановского уезда, в революцию 1905 года организовавший революционные «Крестьянские братства».
В то время Тамбов был центром огромной губернии с 3,5-миллионным населением. Однако в 12 городах этой губернии проживало только 260 тысяч человек (около 8 %), а в самом губернском Тамбове — 70 тысяч. Тамбовская губерния была наиболее крестьянской из всех губерний Центральной России. Здесь была слабо развита промышленность, губерния считалась сельхозпроизводящей, вывозя в год до 60 миллионов пудов различных продуктов питания. Летом 1917-го крестьяне Тамбовщины прославились массовыми самовольными захватами помещичьей земли, в губернии было зафиксировано 358 выступлений. Наибольшее число разгромов имений пришлось на сентябрь 1917-го.
В сентябре того же года Распоряжением № 3 губернских революционных органов власти помещичьи имения были переданы под контроль крестьянских земельных комитетов. Именно в это время в далеком украинском Гуляйполе глава местного совета и ревкома Нестор Махно передал всю помещичью землю в волости местным крестьянам.
В те неспокойные времена большевик Трунин (товарищ председателя Кирсановского комитета общественной безопасности), возглавив выступление недовольных, провозгласил себя прокурором Кирсанова и «независимою республику». Для подавления выступления из Тамбова был прислан отряд милиции во главе с Антоновым. Дело дошло до вооруженного штурма здания городской управы, в ходе которого погибли восемь человек. Трунин и его сторонники были арестованы делегатами Тамбовского совета, солдатами Кирсановского гарнизона и милиционерами Антонова.