В этом качестве он прошел суровые университеты Донбасской операции 1941 года, в ходе которой была сорвана попытка врага окружить и уничтожить наши войска в районе Донбасса. Прямое отношение он имел и к планированию и осуществлению первой стратегической наступательной операции Красной Армии в Великой Отечественной войне — успешному контрнаступлению войск Южного фронта под Ростовом (17 ноября — 2 декабря 1941 г.). За успешные действия в Ростовской операции Антонов был удостоен ордена Красного Знамени, стал генерал-лейтенантом.
Практически нет военачальников, действующих безошибочно. Знакомы Алексею Иннокентьевичу и серьезные просчеты. В провальном исходе Харьковской операции в мае 1942 г. есть вина и его, начальника штаба Южного фронта, и генерала Р.Я. Малиновского, командующего фронтом. Оба руководителя, по существу, проглядели сосредоточение крупной группировки противника на правом фланге фронта, откуда был нанесен роковой удар по войскам Юго-Западного направления, а во время решающих сражений управляли вверенными войсками довольно пассивно. «При широте оперативно-стратегического кругозора А.И. Антонова эти его упущения трудно было понять»[244]. К его чести, он сумел извлечь уроки из происшедшего, и подобных просчетов за ним в дальнейшем не наблюдалось.
Северный Кавказ оказался для Антонова местом приложения сил и в 1942 г. При его активном участии как начальника штаба последовательно Северо-Кавказского, Закавказского фронтов и Черноморской группы войск наши соединения и части решили тогда главную задачу: прорыв немцев в Закавказье, к бакинской нефти, несмотря на отчаянные попытки, был предотвращен.
Наиболее полное воплощение дарование Антонова получило, начиная с декабря 1942 г., когда по предложению А.М. Василевского он был назначен начальником Оперативного управления — заместителем начальника Генерального штаба.
До прихода Алексея Иннокентьевича эту важнейшую в системе Генштаба структуру лихорадило донельзя. За полтора года, минувших с начала войны, ее возглавляли девять человек. «Длительные разъезды по фронтам начальника Генерального штаба и частая смена начальников Оперативного управления, — справедливо отмечал в своих мемуарах генерал армии С.М. Штеменко, — создали у нас атмосферу нервозности, из-за чего нередко нарушалась четкость в работе»[245].
Еще с июля 1942 г. Генштаб лишился постоянного квалифицированного руководства: Василевский практически безотлучно находился в войсках, а его первый заместитель генерал-лейтенант Н.Ф. Ватутин был назначен командующим Воронежским фронтом. При всем при этом назначение Антонова далось очень не просто. На протяжении нескольких месяцев Василевский просил Сталина поставить Алексея Иннокентьевича вместо Ватутина. Но Верховный, все еще недооценивая значение и роль «мозга армии», долго не соглашался на это.