Педагог А. Н. Сафонова родилась 30 мая 1872 года в г. Ельце Орловской губернии (ныне Липецкой области) в семье приказчика и белошвейки. Окончила 8 классов Елецкой женской гимназии со званием домашней учительницы.

В 17 лет начала работать в 1-м Елецком мужском (приходском) училище (1890-1912). Одновременно она вела занятия по русской грамматике, арифметике и естествознанию в воскресной школе для рабочих.

По ее инициативе здесь была создана профсоюзная организация для взаимопомощи учителей, в которой Антонина Николаевна 12 лет была заместителем председателя. 12 июля 1897 года в Ельце по инициативе Сафоновой была открыта первая библиотека. Она также принимала деятельное участие в организации книжного склада для народа,  с которого книги продавались, рассылались по почте. Вскоре А. Н. Сафонова стала известна Петербургскому департаменту полиции «по сомнительной политической благонадежности». Она сочувствовала революционным событиям 1905 года. В годы Первой мировой войны организовывала сбор средств для беженцев, помогала сиротам.

Сразу после Октябрьской революции обратилась к учителям Ельца с призывом «…помогать Советской власти строить новую жизнь, новую школу». Стала первой женщиной в городской думе Ельца, руководила комиссией по народному образованию. При ее участии в Ельце в 1918 году был создан музей наглядных пособий при городском отделе народного просвещения, сегодня это один из лучших в области краеведческий музей.

В 1918 году М. М. Пришвин, работавший некоторое время в Елецкой гимназии,  писал в своем дневнике об этой учительнице: «12 окт. Антонина Ник. Сафонова, учительница математики, она живёт, ежедневно решая задачи всё новые и новые, на каждый день и час новые задачи у этой общественной деловой женщины, решаются задачи ею верно и точно, а в душе остаются неизвестные, её душа – половина уравнения, где находятся все неизвестные, её жизнь – половина, где всё ясно решается. Теперь дороги люди, с которыми жить хорошо, а она такой человек».

29 октября 1934 года А. Н. Сафоновой первой в Липецкой области Президиум ВЦИК присвоил высокое звание Героя Труда. Она была делегатом от Ельца на VIII Чрезвычайном Всесоюзном съезде Советов, принявшем Конституцию СССР (1936) и на XVII Чрезвычайном Всероссийском съезде Советов (1937).

 В первые месяцы Великой Отечественной войны Антонина Николаевна ухаживала за ранеными в госпитале, который размещался при ее школе. В начале декабря 1941 года, накануне  оккупации города гитлеровскими войсками, она прошла дорогами эвакуации до Пензенской области. Здесь она умерла в 1943 году. Место ее захоронения неизвестно.

В 1967 году на здании школы в Ельце, где работала А. Н. Сафонова, установлена мемориальная доска.