Антонина Ивановна Милюкова родилась 4 (16) августа 1848 года в дворянской семье Ивана Андреевича Милюкова и Ольги Никаноровны Милюковой. Она была русской мемуаристкой и пианисткой, известной также как жена композитора Петра Ильича Чайковского.
В детстве Антонина воспитывалась сначала в частном пансионе, а с семи лет — в имении отца в Клинском уезде. В 1858 году ее определили в Московский Елизаветинский институт, который она окончила в 1865 году. В 1873 году Милюкова поступила в Московскую консерваторию, где училась в классе фортепиано и теории Эдуарда Лангера, однако вскоре прекратила обучение по неизвестным причинам.
В мае 1872 года Антонина познакомилась с Петром Чайковским. После нескольких лет непростых отношений 6 (18) июля 1877 года они обвенчались в Москве, в церкви Святого Георгия на Малой Никитской улице. Брак вскоре распался, после чего супруги жили раздельно и не смогли оформить развод.
После смерти Чайковского Милюкова написала воспоминания о замужестве. Книга была опубликована в 1894 году и переиздана в 1913 году, но широкой известности не получила.
С октября 1896 года Антонина Милюкова находилась в больнице для душевнобольных Святого Николая Чудотворца, а в 1901 году была помещена в дом призрения душевнобольных на станции Удельная. Она умерла 18 февраля (3 марта) 1917 года от воспаления легких и была похоронена на Северном кладбище; могила не сохранилась.