Enfant de la balle, Antonin Lebas-Joly est le fils des acteurs Philippe Lebas et Christine Joly et le frère de la comédienne Joséphine Lebas-Joly. Il débute enfant, en 1993, dans Coup de jeune ! de Xavier Gélin. Il y interprète le professeur Gaudeamus gamin, le personnage étant incarné par Manuel Gélin à l’âge de trente-cinq ans et Daniel Gélin à soixante-dix ans. On le retrouve en jeune garçon dans Le hussard sur le toit (1995) de Jean-Paul Rappeneau et Ridicule (1996) de Patrice Leconte. Il joue ensuite le rôle de Jean Rochefort adolescent dans le court métrage La vie secrète de Walter Nions (2001) de Hugo Gélin. Il apparaît aussi dans des téléfilms, dont Lise ou L’affabulatrice (1995) de Marcel Bluwal. L’acteur réalise ensuite deux courts métrages en 2006. Antonin Lebas-Joly est décédé le 8 mars 2023 à l’âge de 37 ans.