Родился в деревне Васьковичи Славгородского района Могилёвской области в семье железнодорож­ника. Окончил школу фабрично-заводского учениче­ства. Работал в железнодорожном депо в городе Дно Псковской области (Россия). С 1929 г. в Красной Ар­мии. В 1932 г. окончил Ейскую школу военно-морских лётчиков. Участник боёв на реке Халхин-Гол в 1939 г. (сбил 6 самолётов), советско-финляндской войны 1939—1940 гг. В начале Великой Отечественной войны участник обороны Ленинграда, заместитель коман­дира 1-й эскадрильи 13-го истребительного авиаци­онного полка 61-й истребительной авиабригады военно-воздушных сил Краснознамённого Балтийского флота. В июне 1941 г. сбил первый на Балтике враже­ский самолёт-бомбардировщик Ю-88. Отличился в июле 1941 г. при обороне полуострова Ханко (Фин­ляндия). За 34 дня боёв сбил 11 самолётов противни­ка (один — тараном). Погиб в бою.

Награждён двумя орденами Ленина, медалями.

Похоронен на полуострове Ханко (Финляндия).

Именем А.К. Антоненко в 2013 г. названа улица в Октябрьском районе.

  Участник боёв на реке Халхин-Гол в 1939 г. (сбил 6 самолётов), советско-финляндской войны 1939—1940 гг. В начале Великой Отечественной войны участник обороны Ленинграда, заместитель коман­дира 1-й эскадрильи 13-го истребительного авиаци­нного полка 61-й истребительной авиабригады военно-воздушных сил Краснознамённого Балтийского флота. В июне 1941 г. сбил первый на Балтике враже­ский самолёт-бомбардировщик Ю-88. Отличился в июле 1941 г. при обороне полуострова Ханко (Фин­ляндия). За 34 дня боёв сбил 11 самолётов противни­ка (один — тараном).

Указом Президиума Верховного Совета СССР «О присвоении звания Героя Советского Союза лётчикам Военно-Морского Флота» от 14 июля 1941 года за «образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с германским фашизмом и проявленные при этом отвагу и геройство» капитану Антоненко Алексею Касьяновичу присвоено звание Героя Советского Союза.

Антоненко Алексей Касьянович // Герои страны: Международный патриотический интернет-проект [Электронный ресурс]. — Режим доступа : URL: https://warheroes.ru/hero/hero.asp?Hero_id=295. — Дата доступа : 17.10.2023.

Антоненко Алексей Касьянович // Их именами названы... Улицы Минска : энциклопедический справочник / [редколлегия: В. В. Андриевич (главный редактор) и др.]. — Минск : Беларуская Энцыклапедыя, 2014. — С. 18.

Антоненко Алексей Касьянович // Республика Беларусь: энциклопедия: [в 6 т.] / редколлегия: Г. П. Пашков (главный редактор  [и др.]. — Минск : Беларуская энцыклапедыя, 2006. — Т. 2. — С. 120.