Abandonó su tierra a los 21 años buscando trabajo como actriz en Madrid. Su suerte fue irregular y lo mismo representaba a un personaje teatral clásico que trabajaba en un pub sirviendo copas y deleitando a la clientela con sus monólogos. La fama le vino de la mano de Pedro Almodóvar, que le dio el personaje de Agrado, una joven trans, en la película Todo sobre mi madre. Ella siempre ha dicho que fue el papel que le retiró de las barras de los bares. Su interpretación tuvo un gran reconocimiento y fue un aliciente para otros cineastas. También le sirvió para lanzarse al mundo de la dirección de cine, actividad que siempre le había fascinado por ofrecer la posibilidad de contar las historias que a ella más le interesaban.

Siempre tuvo mucha iniciativa, y además de haber participado en distintas películas, es dueña de la productora Trece Producciones, que compartió con su exmarido Luis Miguel Seguí. Más tarde compró como concesión por veinte años el Teatro Arlequín en Madrid.

En los tiempos en los que ha tenido largas sequías de proyectos cinematográficos ha recurrido a sus propios montajes para llevar sus monólogos por los teatros españoles. Una de sus últimas interpretaciones fue en la película El hoyo, del director vasco Galder Gaztelu-Urrutia,El hoyo que tuvo gran repercusión y ella fue nominada a varios premios.

Llegó a televisión en 2009 y curiosamente, hasta entonces solo había participado en programas de entretenimiento como invitada. Su personaje en La que se avecina, Estela Reynolds, fue muy aclamado por los espectadores. Representaba a una mujer que se creía una diva y pensaba que el resto de los humanos estaba en el mundo para adorarla. En esta serie coincidió con quien entonces era su pareja, Luis Miguel Seguí, pero le duró poco su alegría por estar en televisión, apenas una temporada.

En 2010 tuvo que renegociar su presencia en la longeva producción de los hermanos Caballero para Telecinco y no hubo acuerdo económico. Volvió en 2013 y solo duró hasta 2014. Los rumores apuntan a que los motivos de su salida definitiva fueron los mismos. Tras abandonar este personaje consiguió convertirse en Berta Palomero durante 110 capítulos en Gim Tony una comedia de emisión diaria en Cuatro.

Antonia San Juan pertenece a ese grupo de actores que algunos dicen que están en las listas negras de los productores por exigir cachés altos. La última vez que la actriz canaria participó en una serie de televisión fue en Hierro, historia de Movistar+ en la que estuvo en tres episodios, y la crítica volvió a alabar su trabajo. Su última película ha sido 75 días. Ahora parece haber quedado fuera de cámara.

También es destacable su labor como guionista y ha estado al frente de diferentes trabajos como Te llevas la palma, La china, Tú eliges, A las once y Del lado del verano. Los primeros guiones fueron, además, dirigidos por ella misma.