Окончил Екатеринбургское духовное училище (1888), Пермскую духовную семинарию с отличием (1894), Духовную академию в СПб. со званием кандидата богословия (1894—99). С 1900 доцент Академии, читал курсы по истории русской церкви (1900—05). С декабря 1905 сотрудник, в 1912—17 зав. богословским отделением Публичной библиотеки в СПб.. Профессор, зав. кафедрой истории религии и церкви на Высших женских курсах там же (1906—18). Председатель СПб. Религиозно-философского общества (1909). После февраля 1917 кадет, член ЦК партии. С марта товарищ, с июля 1917 обер-прокурор Синода. Провозгласил автономию Синода. Один из инициаторов восстановления патриаршества в России. Арестован в ночь на 25 октября 1917 в Зимнем дворце. В заключении в Петропавловской крепости, затем переведен в тюрьму «Кресты». Освобожден в конце января 1918. Участник Белого движения. В ночь на 1 января 1919 ушел в Финляндию, возглавил Русский политический комитет. Зам. председателя и министр иностранных дел Политического совещания при генерале  Н.Н. Юдениче (май—август 1919). В мае 1920 уехал в Париж (Франция). Председатель Русского национального комитета (1921—40). Стоял у истоков Русского РСХД, один из основателей Св.-Сергиевского богословского института в Париже, профессор и член правления (1925—60). Доктор церковных наук honoris causa за работу «Ветхозаветная библейская критика» (1947). Председатель Русской академической группы во Франции (1958).

Похоронен на кладбище в Сент-Женевьев де Буа.

Жена: Павла Полуэктовна Карташева-Соболева (1889—1969).

Библ.: Материалы для библиографии русских научных трудов за рубежом (1920—1930) / Под ред. Е.В. Спекторского. Т. 1. Белград, 1931. № 173. С. 138—139; Zander. P. 21—28; L'emigration Russe: Index gen. des articles. P., 1988.

Соч.: Краткий историко-критический очерк систематической обработки русской церковной истории. СПб., 1903; Ветхозаветная библейская критика. Париж, 1947; Воссоздание Святой Руси. Париж, 1956; Очерки по истории русской церкви. Т. 1—2. Париж, 1959; Вселенские соборы. Париж, 1963.

Лит.: Кассиан, епископ. Антон Владимирович Карташев // Православная мысль. 1957. Вып. 11; Ковалевский П.Е. Наши достижения. Роль русской эмиграции в мировой науке. Вып. 1. Мюнхен, 1960. С. 47. Ковалевский П.Е. Зарубежная Россия: История и культурно-просветительная работа русского зарубежья за полвека (1920—1970). Париж, 1971. С. 180; Ковалевский Е.П. Зарубежная Россия. Дополнения. Париж, 1973. С. 62; Зернов Н.М. А.В. Карташев // Русская религиозно-философская мысль XX в. Питтсбург, 1975; Политические деятели России. 1917: Биографический словарь. М., 1993. С. 141 (авт. М.Е. Голостенов, Н.А. Сахаров); Сотрудники Российской национальной библиотеки — деятели науки и культуры: Биографический словарь. СПб., 1995. Т. 1. С. 248—252 (авт. Ц.И. Грин); Струве Г. Русская литература в изгнании. Опыт исторического обзора зарубежной литературы. Изд. 3-е. Париж, М., 1996. С. 318—319; Русское зарубежье. Золотая книга эмиграции. Первая треть ХХ века: Энциклопедический биографический словарь. М., 1997. С. 287—288 (авт. О. Игнатий); Копанева Н.П. Русская Православная Церковь в эмигрантских дневниках П.Е. Ковалевского // Зарубежная Россия. 1917—1939 гг. Сборник статей. Кн. 2. СПб., 2003. С. 151; Серков А.И. Русское масонство. 1731—2000: Энциклопедический словарь. М., 2001. С. 380—381; Литературное зарубежье России: Энциклопедический справочник. М., 2006. С. 311—312; Российская эмиграция во Франции в 1940-е: Полицейский отчет 1948 года («Русская колония в Париже») // Диаспора: Новые материалы. Т. 8. СПб.; Париж, 2007. 604—605; Российское зарубежье во Франции. 1919—2000: Биографический словарь. Т. 1. М., 2008. С. 665—666; Грезин И.И. Алфавитный список русских захоронений на кладбище в Сент-Женевьев-де-Буа. М., 2009. С. 224; Религиозно-философское общество в Санкт-Петербурге (Петрограде): История в материалах и документах: 1907–1917: В 3 т. / Сост., подгот. текста, вступ. ст. и примеч. О.Т. Ермишина, О.А. Коростелева и др. М., 2009; Российское научное зарубежье: Биобиблиографический справочник / Сост. М.Ю. Сорокина. М., 2011. С. 323-324; ОМРЗ. С. 331—335 (авт. В.Э. Багдасарян, А.Л. Золаев); Struve, 1996.

Некр.: Незабытые могилы. Российское зарубежье: Некрологи 1917—1997: В 6 т. / Сост. В.Н. Чуваков и др. М., 2001. Т. 3. С. 215.