В ходе всех этих переговоров Антонов проявил такт и незаурядные дипломатические способности. Сталин был доволен его работой. Особенно ему понравилось, как настойчиво добивался Алексей Иннокентьевич от представителей американского и английского командования активизации действий союзных войск.
Другим решением конференции стало соглашение о вступлении СССР в войну с Японией через два-три месяца после капитуляции фашистской Германии. Прежде чем точно назвать этот срок, работникам Генерального штаба, и особенно Антонову, пришлось проделать большую работу, определить, сколько потребуется войск для разгрома Квантунской армии, откуда и когда их перебросить. Выполненные расчеты были настолько точны, что при подготовке Дальневосточной кампании в них внесли лишь незначительные поправки.
Заключительный период войны и первые послевоенные месяцы А.И.Антонов провел в должности начальника Генерального штаба, так как Василевский стал командующим 3-м Белорусским фронтом. С вступлением в эту должность круг задач, решаемых Алексеем Иннокентьевичем, значительно расширился. Объяснялось это рядом обстоятельств. Был ликвидирован институт представителей Ставки ВГК, и руководство большей части стратегических операций завершающего этапа войны стало осуществляться через Генеральный штаб. Шла подготовка к военным действиям на Дальнем Востоке. Все большего внимания требовали вопросы согласования усилий с войсками антигитлеровской коалиции.
Первые наброски плана взятия Берлина и карта города с прилегающими к нему районами появились у Антонова еще во время проведения операции «Багратион» летом 1944 года. К ноябрю 1944 года замысел ее определился и были подготовлены расчеты. Уточнения вносились в процессе Висло-Одерской, Восточнопрусской и Померанской операций, а утверждение Ставкой план получил в начале марта 1945 года.
В конце марта – начале апреля состоялось несколько совещаний по его конкретизации, в которых приняли участие командующие фронтами.
Антонов привык работать, все время заглядывая вперед, и пока шло наступление на Берлин, внимание Ставки и его все чаще и чаще привлекала Прага. На столе у генерала Антонова появились карты района столицы Чехословакии. Началась напряженная работа по руководству ликвидацией последних войск противника. Даже болезнь, а Антонов сильно простудился в первые дни мая, не могла заставить его отложить разработку документов по Пражской операции.
В середине мая 1945 года по распоряжению И.В.Сталина Антонов был включен в состав военных представителей на предстоящей конференции руководителей трех держав. Она открылась 17 июля в Потсдаме. Многие обсуждавшиеся на конференции вопросы в той или иной степени потребовали участия Антонова. Союзники, в частности, вновь поставили вопрос о вступлении СССР в войну против Японии в соответствии с соглашением, заключенным главами правительств трех держав на Крымской конференции. В связи с этим Антонов обстоятельно проинформировал военных представителей США и Великобритании о ходе подготовки к Дальневосточной кампании.
После окончания войны Алексей Иннокентьевич Антонов оставался на посту начальника Генерального штаба до 25 марта 1946 года, а после возвращения на этот пост маршала Василевского он вновь стал его первым заместителем и пробыл на этой должности до 6 ноября 1948 года. Таким образом, Антонов проработал в Генштабе почти шесть лет.
