У 1870-1890 роках Антонович їздив у відрядження та експедиції, співпрацював із місцевими дослідниками. Під час наукової подорожі по Дністру в межах сучасної Вінниччини та Хмельниччини звернув увагу на печери Середнього Подністров’я, дослідивши які написав статті “Про скельні печери на березі Дністра” (1894) та “Бакотський скельний монастир” (1891). Також Антонович відкрив низку пам’яток неоліту й започаткував археологічне вивчення знайдених артефактів. Написав: “Археологічні знахідки і розкопки в Києві і Київській губернії” (1879), “Археологічна карта Київської губернії” (1895) і “Археологічна карта Волинської губернії” (1901).
