В 1898 году владыка Антоний был назначен на Санкт-Петербургскую митрополичью кафедру. Оказавшись первенствующим иерархом Русской Церкви, митрополит Антоний изменил сам стиль традиционного управления епархией. Повсюду чувствовался присущий ему аскетизм: он отменил торжественные трапезы и парадный архиерейский выезд, восстановил традицию посещения заключенных в тюрьмах. Размеры его благотворительности были колоссальными. Все свое жалованье он отдавал нуждающимся. Размеры состояния, оставленные первенствующим митрополитом после смерти, поражают — семь рублей медью. Он был открыт и доступен всем — от маститого иерарха до простого прихожанина. Во всех жизненных ситуациях владыка оставался прежде всего человеком, а уже потом — профессором, величественным иерархом, государственным мужем. Он ценил человеческое общение, старых друзей, умел завязывать новые знакомства, не обусловленные его церковно-политическим положением.
И в то же время его мягкость, открытость и деликатность не мешали ему быть принципиальным в вопросах веры и Церкви. Деятельность владыки Антония можно назвать реформаторской. Однако вся его реформа была строго продумана и опиралась на серьезное каноническое и церковно-научное основание. Он стремился восстановить традиционное и наиболее правильное управление Русской Церковью — патриаршество. Митрополиту Антонию удалось убедить императора в необходимости созыва Собора, и с 1905 года открылось Предсоборное присутствие. Его целью было подготовить Собор Русской Церкви, который не собирался уже более двухсот лет. Вся дальнейшая деятельность митрополита Антония после была, в основном, сосредото- чена на предсоборной работе. Однако уже через два года начался «обратный ход» светских властей. Вся работа митрополита Антония была искусственно прервана. От этого удара митрополит Антоний оправиться уже не смог. Он тяжело заболел. Болезнь прогрессировала несколько лет. И в 1912 году митрополита Антония не стало. Согласно завещанию, владыку Антония похоронили в братской могиле Александро-Невской Лавры под простым деревянным крестом.