После смерти брата болезнь отца Антония усилилась. Измученный недугом и томимый печалью, старец стал все более уединяться и готовиться к переходу в мир иной. Его не покидала мысль о принятии великой схимы. Но по своему глубокому смирению он считал нужным испытать свою готовность к ее принятию. Только спустя почти три года самоиспытаний, в день своего семидесятилетия, 9 марта 1865 года, старец с благословения епархиального архиерея был келейно пострижен настоятелем обители преподобным Исаакием в великую схиму. После этого он весь предался молитвенным подвигам, с мужеством и покорностью перенося тяжелые телесные страдания.
Духом старец давно уже отрешился от всего земного. Судя по всему, он знал о близости своей кончины. Так, некоторым посещавшим его в 1864 году, он прямо говорил, что те его более не увидят, другим сообщал, что они с ним увидятся еще однажды перед смертью. Все эти предсказания сбылись.
Несмотря на непереносимые боли в ногах, отец Антоний продолжал ходить в церковь, опираясь на палку, с трудом волоча ноги и тихо стеная от боли. 24 июня 1865 года, в скитский праздник Рождества Предтечи, он силой воли заставил себя присутствовать в храме на литургии. Это посещение созданного его трудами и милого сердцу скита стало последним.
7 июля предсмертная его болезнь открылась во всей силе. Благословляя всех образами, отец Антоний приговаривал: «Примите от умирающего на вечную память». Он до последней возможности принимал всех посетителей, а за некоторыми посылал сам. Спешил высказать каждому свое последнее слово. Сердца и души людские были для него открытой книгой, потому говорил он то, что было для каждого человека самым насущным. Его наставления были исполнены такой духовной силы, что проникали глубоко в сердце, оставаясь там навсегда.
Отец Антоний был особорован за семнадцать дней до кончины, когда телесные силы еще не оставили его. Ежедневно он приобщался Святых Христовых Тайн и пребывал в непрестанной молитве.
7 августа 1865 года стал последним днем жизни отца Антония. Во время всенощного бдения умирающий попросил, чтобы к нему пригласили настоятеля. Истинный послушник, он и в последний путь не хотел отправиться без настоятельского благословения. Исполняя волю умирающего, настоятель, отец Исаакий, благословил его и простился с ним уже навеки.
Старец Антоний был похоронен в склепе Казанского собора рядом с братом.