Antonio nasce a Malaga, in Andalusia, il 10 agosto 1960, figlio di un commissario di polizia e di un'insegnante. A causa di una frattura ad un piede, è costretto a rinunciare alla carriera da calciatore, restando comunque grande tifoso della squadra della sua città natale [1]. Da sempre appassionato alla carriera teatrale, studia alla scuola d'arte drammatica di Malaga. Dopo aver studiato recitazione, a 19 anni si trasferisce a Madrid dove lavora come modello e cameriere, oltre che come attore teatrale.
Notato sul palcoscenico dal regista Pedro Almodóvar, debutta nel cinema nel 1982 col film Labirinto di passioni. Dopo alcune partecipazioni a film di secondo piano sempre di produzione spagnola, ritrova Almodòvar nei film Matador (1986), La legge del desiderio (1987), Donne sull'orlo di una crisi di nervi (1988), ed è proprio quest'ultima pellicola che gli regala la prima notorietà. Collaborerà con Almodòvar nel film La piel que habito!, in cui è protagonista assoluto e in Dolor y Gloria premiato per il ruolo di protagonista come migliore attore a Cannes 2019.
Nei primi anni novanta Hollywood si accorge di lui e quindi si trasferisce negli Stati Uniti. La prima produzione di origine americana per Banderas è il film I re del mambo, che tuttavia non raccoglie il successo sperato. Riscuoterà maggiori consensi nel 1993 recitando nel celebre Philadelphia nel ruolo di Miguel, il compagno gay di Tom Hanks. Un ulteriore successo è Intervista col vampiro, uscito l'anno dopo, in cui recita con un altro cast d'eccezione con Tom Cruise e Brad Pitt. Partecipa ai film La casa degli spiriti e Intervista col vampiro (Interview with the Vampire: The Vampire Chronicles). Nel film Of Love and Shadows, la regista venezuelana Betty Kaplan assegna a Banderas la sua prima parte protagonista in lingua inglese e lo introduce definitivamente nel mondo di Hollywood.
Grazie a queste due pellicole, nel 1995 Banderas può elevarsi nel ruolo di protagonista col ruolo di El mariachi nel film Desperado, diretto dall'amico Robert Rodriguez, recitando al fianco di Salma Hayek, che ottiene un grande successo e lo consacra al cinema hollywoodiano. Nella metà degli anni novanta i successi si susseguono con Two Much - Uno di troppo, in cui recita con la futura moglie Melanie Griffith, Assassins, al fianco di Sylvester Stallone, e col pluripremiato Evita diretto da Alan Parker, col quale ottiene una nomination ai Golden Globe. Nel 1998 diviene definitivamente una delle maggiori stelle di Hollywood grazie al ruolo di Zorro ne La maschera di Zorro, di Martin Campbell, insieme a Catherine Zeta Jones, vincendo un European Film Awards e ottenendo un'altra nomination ai Golden Globe come miglior attore protagonista. Nel 1999 Banderas debutta come regista, dirigendo la moglie Melanie Griffith nel film Pazzi in Alabama (Crazy in Alabama). Nello stesso anno partecipa come protagonista al film Il 13º guerriero, che tuttavia si rivela un fallimento al botteghino.
Dagli anni duemila continua a interpretare ruoli diversi tra loro: nel 2000 è protagonista del film Spy Kids, primo capitolo dell'omonima saga fantasy firmata da Robert Rodriguez. Prenderà parte anche ai sequel nel 2002, nel 2003 e in un cameo nel quarto del 2011, mentre nel 2002 è protagonista con Lucy Liu dello sfortunato action Ballistic, ricordato come uno dei più deludenti film del cinema. Nel 2003 lavora a Broadway, dove ha occasione di rifarsi, recitando con successo nel musical Nine. Nello stesso anno torna a vestire i panni del Mariachi, nel film C'era una volta in Messico, nuovamente diretto da Robert Rodriguez, che riesce a replicare il successo del primo capitolo. Tuttavia, negli anni successivi, la sua carriera subisce una battuta d'arresto, a causa di alcuni passi falsi come The Legend of Zorro nel 2005, sequel del precedente successo del 1998, Ti va di ballare? e soprattutto Incontrerai l'uomo dei tuoi sogni (2010) di Woody Allen, in cui recita con Josh Brolin e Anthony Hopkins. Esordisce però nel mondo del doppiaggio, dove ottiene maggiore fortuna dal 2004 come voce del Gatto con gli Stivali nella saga di Shrek; a partire dal terzo capitolo Banderas ha anche doppiato il personaggio nella versione italiana.
Il ritorno nell'olimpo delle star di Hollywood avviene nel 2011 quando, dopo ben 22 anni, ritrova Almodòvar dietro la macchina da presa di La pelle che abito, presentato in concorso al Festival di Cannes. Nello stesso anno è protagonista del film Il principe del deserto, mentre nel 2012 lavora con Steven Soderbergh nel film Knockout - Resa dei conti. Dal 2012 al 2017 è stato testimonial del marchio italiano Mulino Bianco in coppia con la gallina Rosita, un animatronic. Nel 2013 partecipa al film Machete Kills. diretto nuovamente dall'amico Robert Rodriguez, nel ruolo di uno dei Camaleonti. Nello stesso anno è nel cast del film I mercenari 3, insieme a Sylvester Stallone, Mel Gibson e Arnold Schwarzenegger. L'anno successivo è protagonista del fanta-thriller Automata. Nel 2015 riceve dalle mani di Pedro Almodóvar il Premio Goya alla carriera (Goya de Honor).
Nel 2019 presentò al Festival di Cannes il film Dolor y gloria, dove viene diretto per l'ottava volta da Pedro Almodovar. Grazie a questo ruolo vinse Prix d'interprétation masculine e riuscì ad ottenere la sua prima candidatura all'oscar come miglior attore protagonista.