Natural de O Porriño, Pontevedra, se trasladó a Madrid para estudiar en la Escuela de Arquitectura y se licenció en 1900. Poco tiempo después comenzó a trabajar con el también joven arquitecto Joaquín Otamendi, y en uno de sus primeros trabajos obtuvieron la Medalla de Segunda Clase de la Exposición Nacional de Bellas Artes de 1904, además de ser designados para la construcción del Palacio de Comunicaciones de Madrid.

Considerado como uno de los arquitectos más importantes de las primeras décadas del siglo XX, ingresó en la Real Academia de Bellas Artes de San Fernando en 1926. Ademas del proyecto y construcción del Palacio de Comunicaciones, junto a Julián Otamendi  y el ingeniero Ángel Chueca Sainz (1904-1918), entre sus obras podemos destacar:

Hospital de Jornaleros.- Situado entre las calles Raimundo Fernández Villaverde y Maudes, fue construido entre 1908 y 1916 por el arquitecto Antonio Palacios. Promovido por doña Dolores Romero, y puesto bajo la advocación de San Francisco de Paula, se trataba de un hospital benéfico con una capacidad de 150 plazas destinadas a atender a todo tipo de obreros enfermos. En cuanto al edificio se trata -junto con el Palacio de Comunicaciones- de una de las obras más emblemáticas realizada por Antonio Palacios. Conjuga perfectamente la funcionalidad, con la monumentalidad, plasticidad y belleza. La planta se asienta sobre una planta en forma de estrella de ocho puntas, estructurada en torno a un patio central octogonal.

Tras haber sido Hospital Militar, en la actualidad alberga dependencias administrativas de la Comunidad Autónoma de Madrid.

Banco del Río de la Plata, Banco Central, en la calle de Alcalá, 49.

El Banco del Río de la Plata para el establecimiento de su nueva sede adquirió los terrenos donde estuvo ubicado el Palacio del Marqués de Casa Irujo, en la calle de Alcalá esquina a la del Barquillo.

El edificio fue proyectado en 1910 por los arquitectos Antonio Palacios Ramilo y Joaquín Otamendi Machimbarrena con una altura de 25 metros, lo que suponía superar en 7 metros la altura permitida por las normativas municipales. La «sensibilización» de las autoridades municipales con el que estaba llamado a ser un «edificio de carácter monumental y de ornamento público» evitó que se modificara el proyecto original y concedió la licencia de obras para su construcción, que se prolongarían hasta 1918. Compuesto  verticalmente por columnas gigantes de orden corintio que se anteponen a un gran paño acristalado. A su vez, el chaflán presenta una puerta de acceso arquitrabada que esta flanqueada y sustentada por dos originales cariatides que resaltan esta simbiosis de monumentalidad y clasicismo de una de las obras más importantes de Palacios y Otamendi.

Marquesinas de la Puerta del Sol y de la Red de San Luis -. También debemos a Antonio  Palacios, el proyecto y construcción de las marquesinas de acceso para la primera línea del

ferrocarril metropolitano de Madrid, situadas en la Puerta del Sol y la Red de San Luis en el año 1919, tristemente desaparecidas.

La marquesina de la Red de San Luis se conserva en la actualidad en su localidad natal de O Porriño.

Circulo Bellas Artes.- El Circulo de Bellas artes convocó en 1919 un concurso para la construcción de su nueva sede social, en el solar quehabía estado ocupado por los jardines del palacio del Marqués de Casa Riera, en la calle de Alcalá, 42. Sin embargo, ninguno de los proyectos presentados convenció al jurado, por lo que fue declarado desierto. No obstante, esta decisión no impidió que se encomendará a uno de sus finalistas, el arquitecto Antonio Palacios Ramilo, la realización de las obras siguiendo el proyecto que había diseñado, pues aunque no se ajustaba demasiado a algunas de sus condiciones era, sin duda, el que mejor se adaptaba a las necesidades que requería la institución.

La construcción del edificio se realizó entre 1921 y 1926 sobre una planta rectangular sobre la que se levantan distintos volúmenes superpuestos con trazas clasicistas. Del interior destaca la escalera barroca de doble tiro que va uniendo las distintas plantas del edificio, que, a su vez, se estructuran en tres partes diferentes en atención a los usos que se les quiere dar. En cuanto a su decoración, menos ambiciosa de lo que deseaba Palacios, destacan las esculturas de Juan Cristóbal y los frescos de Zaragoza en la planta principal, las esculturas de Capuz y Adsuara en la fachada y una escultura de Palas Atenea que realizó Vassallo corona una de las cubiertas del edificio.