Родилась в с. Кожевино Нижне-Волжского края (ныне Петровский район Саратовской области).
Училась в сельской школе.
В 1952 г. окончила Вольский сельскохозяйственный техникум.
В 1956 г. её мужа, П.И. Остроухова, назначили председателем птицесовхоза «Охочевский» в Курской области, где, Антонина Владимировна стала работать зоотехником. Позднее заведовала цехом маточного стада.
За время её работы в совхозе производство мяса курицы и яиц в совхозе «Охочевский» значительно возросло. Прибыль совхоза выросла до миллиона рублей в год. Для обмена опытом в совхоз к А. В. Остроуховой стали приезжать птицеводы из других районов Курской области и даже зарубежные делегации.
22 марта 1966 г. Указом Президиума Верховного Совета СССР, за достигнутые успехи в развитии животноводства, увеличении производства и заготовок мяса, яиц, и другой продукции Остроуховой Антонине Владимировне присвоено звание Герой Социалистического Труда.
После реорганизации совхоза (в 1900-е) А.В. Остроухова работала заведующей щигровского птицеводческого комплекса «Зелёная роща».
С 1966 г. проживала в Курске.
В ноябре 1967 г. участвовала в закладке символической капсулы с посланием потомкам, которую торжественно вскрыли через 50 лет (7 ноября 2017), в её присутствии.
Избиралась депутатом Щигровского районного Совета депутатов трудящихся.
Скончалась в Курске. Похоронена на Северном кладбище.
Награды: орден Ленина, медали.