Antonia Zimmermann wurde 1985 in Bamberg geboren und erhielt ihren ersten Fagottunterricht im Alter von fünfzehn Jahren bei Günter Blahuschek (Bamberger Symphoniker). Von 2004 bis 2010 absolvierte sie ihr Studium in der Klasse von Prof. Georg Klütsch an der Hochschule für Musik Köln, das sie 2010 mit dem Diplom abschloss.
Neben ihrer Mitgliedschaft in namhaften Jugendorchestern wie dem European Union Youth Orchestra, dem Schleswig-Holstein Festivalorchester sowie der Jungen Deutschen Philharmonie war sie in der Spielzeit 2006/07 Praktikantin im Gürzenich-Orchester Köln und hatte von 2009 bis 2011 einen Zeitvertrag als stellvertretende Solofagottistin am Mannheimer Nationaltheater.
Seit August 2011 ist Antonia Zimmermann als zweite Fagottistin in der NDR Radiophilharmonie Hannover engagiert.
Sie besuchte Meisterkurse bei Klaus Thunemann und Dag Jensen und ist Stipendiatin der Yehudi Menuhin-Stiftung „Live Music Now“.