Антонина Попова родилась во Ржеве, но стала Ржевской в Москве — по фамилии мужа, Николая Ржевского.

Она была из семьи обедневших дворян, хотя в жилах будущей художницы текла еще и цыганская кровь. Не то дед, не то прадед из рода женился на цыганской актрисе. Богатая генетическая наследственность подарила красавице пленительный жгучий взгляд и способности к танцам, но особенно ярким оказался её живописный талант.
Антонина Ржевская училась в Московском училище живописи, ваяния и зодчества как вольнослушательница в классе Маковского и оказалась в числе всего двух женщин-передвижниц, официально принятых в Товарищество передвижных художественных выставок.
Была хорошо известна современникам и активно выставлялась — но долгое время не подписывала картины. Не хотела конфликтовать со свекровью, считавшей работу художника недостойной женщин её круга. Зато муж Антонину активно поддерживал и оборудовал в их доме художественную мастерскую.
После революции Антонина Ржевская часто жила и творила в Тарусе, в доме зятя — художника Василия Ватагина. Долгое время вела творческие занятия в санатории для детей, больных костным туберкулезом.
Антонина Ржевская стала родоначальницей целой художественной династии. Её внучка — известный художник-иконописец Ирина Ватагина, правнук — художник и скульптор Николай Ватагин.