Родился 13 марта 1917 года в селе Рассказань Родничковского уезда (ныне Балашовский район) Саратовской губернии. Русский. После смерти родителей в 1927 году воспитывался в детском доме в городе Иванове. В 1933—1937 годах был пастухом в совхозе, затем работал кузнецом. В 1938 году окончил 3 класса ликбеза.
В 1938 году призван в Красную Армию. Служил в пограничных войсках в Карелии, на границе с Финляндией. Весной 1941 года за мужество и отвагу проявленные при охране государственной границы красноармейцу Антонову был предоставлен месячный отпуск. Но помешала война.
В боях в Великую Отечественную войну с первых дней. Принимал участие в оборонительных боях на Крайнем Севере. Вскоре вместе с другими пограничниками был откомандирован в формирующуюся на Урале 181-ю стрелковую дивизию.
В составе 271-го стрелкового полка наводчик станкового пулемета Антонов участвовал в сражении на Курской дуге. В критическую минуту боя заменил тяжело раненого командира расчета и продолжал вести огонь. Особо отличился при форсировании реки Днепр. Обеспечивал огнем переправу основных подразделений полка.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 16 октября 1943 года за отвагу и мужество, проявленные в боях за удержание плацдарма на правом берегу Днепра ефрейтору Антонову Василию Петровичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда» (№ 1823).
Всего за годы войны В. П. Антоновым было уничтожено около 130 гитлеровцев.
В 1944 году окончил курсы младших лейтенантов и был назначен командиром пулеметного взвода. Тяжело ранен 18 апреля 1944 года в бою под городом Ковелем.
В сентябре 1945 года В. П. Антонов уволился в запас в звании младшего лейтенанта. Жил в городе Иванове. До ухода на пенсию работал шофером Ивановского автотранспортного предприятия.
Скончался в 18 декабря 1988 года. Похоронен на городском кладбище в Балино.
Награждён орденами Ленина, Отечественной войны 1-й и 2-й степени, медалями.