Die meisten äusseren Stadtbezirke Wiens wuchsen Ende 19. Jrh. bevölkerungsmässig stark an, so auch Favoriten. Deshalb musste die hiesige Pfarre geteilt werden, wozu eine neue Kirche vonnöten war. Am 10. November 1896 wurde unter Beisein des Kaisers der Grundstein zu der neuen Kirche gelegt, welche auf Wunsch des Erzbischofs Anton Gruscha seinem Namenspatron, dem hl. Antonius, geweiht werden sollte. Der Bau der Antoniuskirche dauerte auf den Tag genau sechs Jahre, eine angesichts der Ausmasse der Kirche kurze Bauzeit, was durch grosszügige finanzielle Spenden aus der Bevölkerung möglich war. Das riesige Bauwerk ist im romanisch-byzantinischen Stil erbaut nach Plänen des Architekten Franz Ritter von Neumann. Die Bauarbeiten wurden unter der Leitung vom k&k Hofbaumeister Josef Schmalzhofer ausgeführt, und die Innenausstattung war das Werk des Historienmalers Professor August Wörndle von Andelsried. Seine Idee war ein grosser Gemäldezyklus, welcher von Nachwuchskünstlern ausgeführt wurde. Ein beachtlicher Bestandteil des Inneren war die grosse Orgel mit 1850 Pfeifen und 30 Registern von Johann M. Kauffmann.

Der Zweite Weltkrieg brachte auch in Favoriten Verwüstung und Zerstörung: Am 6. November und am 11. Dezember 1944 wurde die Antoniuskirche von Bomben getroffen, wobei Kuppel, Orgelempore, Teile des Schiffes und der Türme sowie auch die reiche Malerei Zerstört wurden.  Die Wiederinstandstellung begann unmittelbar nach dem Krieg, dauerte jedoch bis ins Jahre 1961. Dabei wurde der Innenraum weiss ausgemalt, weil die Rekonstruktion der Gemälde einen zu grossen finanziellen Aufwand bedeutet hätte. 1962 wurde die neue Orgel der Salzburger Firma Derher&Reinisch mit 52 Registern installiert. Eine gründliche Renovierung des Kircheninneren erfolgte 1992.
Der riesige Innenraum der Kirche wird bestimmt vom Hauptaltar und den beiden Seitenaltären. Im Marienaltar steht eine Pietà, welche vom einstigen Schmelzer Friedhof hergebracht und in der Zeit zwischen 1680 und 1730 angefertigt worden ist. Im Antoniusaltar befindet sich ein sechs Zentimeter langes Rippstück des Heiligen, welches von Graf Pettenberg, Titularbischof von Damiette, aus Italien nach Wien gebracht worden ist. Aussen ist die Antoniuskirche eine eigenwillige Erscheinung. Die 48.5 Meter hohe Kuppel, die beiden 51 Meter hohen Haupttürme und die 25 Meter breite Frontfassade lassen die Kirche mächtig erscheinen. Rund um das Bauwerk sind 31 Mosaike angebracht, welche Heilige zeigen.