Nach ihrem Studium der Kulturwissenschaften und Ästhetischen Praxis in Hildesheim und Marseille arbeitete Antonia Marten vorerst an freien Kunst-, Theorie- und Theaterprojekten in Berlin und Weimar.
Im Anschluss war sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin, Kuratorin und Projektleiterin für das ZKM | Zentrum für Kunst und Medien Karlsruhe tätig und dort an der Konzeption und Realisierung zahlreicher internationaler Ausstellungsprojekte beteiligt – zuletzt u. a. »The Global Contemporary. Kunstwelten nach 1989« (2011/2012).
Zwischenzeitlich arbeitete sie als wissenschaftliche Referentin an HMDK Stuttgart und war in diesem Rahmen u. a. an Konzeption und Aufbau des Campus Gegenwart beteiligt (bis 2020).
2018 übernahm Antonia Marten die Co-Leitung des Kunstbüros der Kunststiftung Baden-Württemberg in Stuttgart.
Darüber hinaus initiiert sie seit 2014 Projekte zur Kunstvermittlung und kulturellen Bildung mit dem Kollektiv fortda.