Постепенно приходил опыт, совершенствовались навыки руководителя. В 1968 г. Антонов возглавил столичную противопожарную службу и оставался на этом посту до ухода на пенсию в 1985 г. В истории пожарной охраны г. Москвы он остается крупнейшим специалистом в области пожаротушения. Под его руководством на основании постановлений правительства пожарные части Москвы были переведены на комплектование военнослужащими срочной службы — таким образом была решена кадровая проблема дежурных караулов. Были построены два военных городка для размещения личного состава, более десятка новых пожарных частей, а также здания учебного центра гарнизона. При И.Л. Антонове началось внедрение в службу «01» электронно-вычислительной техники: установленные на ЦППС ЭВМ принимали заявки, сообщения о пожарах и автоматически высылали пожарные подразделения для их ликвидации. Техническое оснащение постоянно улучшалось: появились 50-метровые лестницы, коленчатые подъемники. Были созданы мобильные подразделения газодымозащитной службы, оснащенные КИПами, дымососами. Организована мощная водозащитная служба. На качественно новый уровень поднялась пожарная связь, подразделения получили мощные радиостанции.

Реорганизация противопожарной службы, ее техническое перевооружение сразу же сказались на эффективности всей работы. За успехи в борьбе с огнем московские пожарные несколько лет подряд удостаивались переходящего Красного Знамени МВД, которое в конце концов было вручено огнеборцам города навечно.

В феврале 1977 г. загорелась гостиница «Россия» — самая большая и престижная в столице. Семнадцать часов 1400 пожарных боролись с огнем и победили.

Зимой 1979 г. на ТЭЦ-21, крупнейшей в Москве, вспыхнул пожар. В короткое время к зданию ТЭЦ было стянуто более 400 человек личного состава на 57 автомобилях. Действиями пожарных руководил начальник Управления И.Л. Антонов.

Настоящим экзаменом для огнеборцев стала подготовка к московской Олимпиаде-80. После проведения Олимпийских игр И.Л. Антонову было присвоено звание генерал-майора.

За те годы, что Иван Леонтьевич возглавлял столичный гарнизон, к скромной, но памятной медали «За отвагу» у него прибавилось три ордена: Трудового Красного Знамени, Красной Звезды и «Знак Почета». А в этом году он был награжден юбилейной медалью «60 лет Победы в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг.».

В 2004 г. было учреждено звание «Почетный пожарный г. Москвы», и первым его удостоился И.Л. Антонов.

В настоящее время он возглавляет Совет общественной организации ветеранов Управления Главной пожарной службы г. Москвы.

В эти весенние дни при участии Правительства Москвы, издательства «Мир Новостей» и Управления профессиональной подготовки, воспитательной работы и психологического обеспечения ГУ МЧС России по г. Москве в свет была выпущена книга И.Л. Антонова «Не учили меня лицемерить». В предисловии к книге поэтесса Римма Казакова написала: «Иван Леонтьевич писал эту книгу как очень личный дневник, где объединены поэзией его души многие компоненты: и — почти как в современном постмодернизме — цитаты классиков, ставшие для него родными, и собственные строчки, и выводы из большого житейского опыта, и мечтательные стихи о том, чего еще нет, но обязательно будет. Спасибо друзьям генерала, которые издали эту книгу. Книгу свидетельства жизни умной, доброй, смелой, нужной людям и отечеству».