Антон Лосенко родился 10 августа (30 июля по старому стилю) 1737 года в городе Глухов, Российской империи.

В юности будущий художник выступал в придворном хоре. К 16 годам голос Антона Павловича огрубел и изменился, из-за чего он покинул хор. После этого Лосенко начал учиться живописи у художника Аргунова Ивана Петровича.

В 1757 году А. П. Лосенко в течение полугода учился в новообразованной Императорской Академии художеств, а затем был отправлен в статусе пенсионера Академии за границу для изучения картин и методов работы иностранных мастеров.

В Российскую империю Антон Павлович Лосенко вернулся в 1770 году и практически сразу заступил на должность преподавателя в Академии художеств, а уже в 1772 году он вместе со скульптором Николя-Франсуа Жилле занял пост директора академии.

Антон Павлович Лосенко умер от водянки 4 декабря (23 ноября по старому стилю) 1773 года в Санкт-Петербурге в возрасте 36 лет.