Antonio nasceu em Coimbra a 20 de Novembro de 1825, filho do Dr. Manuel de Serpa Machado (1784-1858) e de sua esposa D. Ana Rita Freire Pimentel (1784-1875), irma do 1.º Visconde de Gouveia. ^{[ 1 ]}

Pretendendo seguir carreira militar, em 1842 assentou praca como aspirante de infantaria . Ingressando posteriormente na Universidade de Coimbra , doutorou-se em Matematica no ano de 1846 . Teve colaboracao em varias publicacoes periodicas, nomeadamente na Ilustracao Luso-Brasileira ^{[ 2 ]} (1856-1859) e na Revista Universal Lisbonense (1841-1859).

Iniciou-se na vida politica sendo eleito deputado em 1856 por Oliveira de Azemeis . Em 31 de Janeiro de 1876 foi nomeado Conselheiro de Estado efectivo. A 12 de Agosto de 1886, era presidente do Tribunal de Contas .

Em 16 de Marco de 1859 foi nomeado Ministro das Obras Publicas num ministerio organizado pelo Duque da Terceira cargo que ocupou ate 1 de Julho de 1860, e, interinamente, a pasta de Ministro da Guerra de 24 de Abril de 1859 a 1 de Maio de 1862. ^{[ 1 ]}

A 11 de Outubro de 1872 era chamado a ocupar a pasta de Ministro da Fazenda do ministerio de Fontes Pereira de Melo . Foi encarregado de ir a Paris pedir a mao da princesa D. Amelia de Orleaes para o entao principe D. Carlos .

De 11 de Novembro de 1881 a 24 de Outubro de 1883, foi Ministro dos Negocios Estrangeiros . Em Julho de 1887, falecido Fontes Pereira de Melo , foi escolhido para chefe do Partido Regenerador .

Foi Juiz Conselheiro e 6.° Presidente do Tribunal de Contas de 12 de Agosto de 1886 ate a sua morte a 2 de Marco de 1900. ^{[ 3 ]}

Na sequencia do ultimato britanico de 1890 , que levou a queda do ministerio progressista de Jose Luciano de Castro , foi encarregado de formar novo governo a que presidiu desde 13 de Janeiro a 15 de Setembro de 1890.

Antonio de Serpa Pimentel casou em Lisboa, na Igreja Paroquial de Santa Catarina , em 16 de Julho de 1862 com D. Anne Zoe Bernex Philipon ( Bouches-de-Rhone , Aix-en-Provence , 24 de Junho de 1840 - Santos-o-Velho (Lisboa) , 25 de Novembro de 1916), de quem teve dois filhos e duas filhas:

• Manuel de Serpa Pimentel ( Santa Catarina (Lisboa) , 4 de Setembro de 1863 - Merces (Lisboa) , 21 de Dezembro de 1909), casado com D. Virginia Cardoso Casado Giraldes, falecida a 18 de Novembro de 1889, com geracao, e em segundas nupcias com D. Ana Heweson Ayala dos Prazeres, com geracao;
• Julio de Serpa Pimentel ( Carnaxide (Oeiras) , 15 de Agosto de 1864 - Santos-o-Velho (Lisboa) , 2 de Abril de 1879);
• Laura Violante de Serpa Pimentel Castelo Branco ( Sao Martinho (Sintra) , 30 de Julho de 1865 - Tabua (Coimbra) , 24 de Junho de 1934), casada com Jose Eugenio de Almeida Castelo Branco;
• Luisa Margarida de Serpa Pimentel Brandao ( Santos-o-Velho (Lisboa) , 15 de Junho de 1871 - Foz do Douro (Porto) , 10 de Fevereiro de 1958), casada com Vicente Carlos de Sousa Brandao.

Faleceu aos 74 anos de idade, na Rua da Cova da Moura, numero 1, ^{[ 4 ]} freguesia de Santos-o-Velho , onde residia, vitima de paragem cardiaca subita, encontrava-se com a saude fragilizada devido a uma gripe, mas continuaria a trabalhar. O seu funeral teve honras de estado, sendo conduzido por um coche da Casa Real ao Cemiterio dos Prazeres , onde foi sepultado em jazigo de familia.

• Revista universal lisbonense?: jornal dos interesses physicos, moraes e litterarios por uma sociedade estudiosa (copia digital)