Навчилася грати в шахи в чотирирічному віці. Першим тренером був батько — художник за професією і шахіст за покликанням. У дев’ять років Антоанета блискуче перемогла в Чемпіонаті світу серед дівчаток до 10 років, отримавши 11 очок з 11 можливих. У тринадцять вона стала чемпіонкою Європи для дівчаток до 14 років, а в п’ятнадцять стала чемпіонкою Болгарії та гросмейстером серед жінок.
У віці 23 років Антоанета стала однією з 10 жінок, що отримали звання гросмейстера серед чоловіків.
У 2004 році в Елісті па Чемпіонаті світу серед жінок. Антоанета у фінальних іграх зустрілася з росіянкою Катериною Ковалевської. Зустріч закінчилася з рахунком 2,5: 0,5 на користь болгарської шахістки. Стефанова стала десятою чемпіонкою світу з шахів.
У чемпіонаті світу, який відбувся в 2006 році в Єкатеринбурзі, Стефанова участь не приймала. Корона перейшла китайської шахістці Сюй Юйхуа.
У 2008 році Антоанета Стефанова стала переможницею престижного шахового змагання «Кубок Північного Уралу». З 2004 року є «Почесним громадянином міста Пловдива». Вона не вважає шахи головним інтересом у своєму житті. Антоанета захоплюється психоаналізом і розлучається з книгами з цього предмету тільки під час змагань.