В 1969 его приглашают на работу в ансамбль «Поющие гитары», в котором Антонов впервые становится вокалистом. Всесоюзную популярность ему приносит песня «Нет тебя прекрасней». В 1971 году Антонов переехал в Москву. Работал в Росконцерте — в Московском мюзик-холле и в оркестре «Современник» под управлением Анатолия Кролла (1971—1975) (бывшем оркестре Эдди Рознера), в Московской областной филармонии художественным руководителем ВИА «Магистраль» (1974—1977), на Всесоюзной фирме грамзаписи «Мелодия» (1977—1983).

С ансамблем «Добры Молодцы» записаны песни «Ещё вчера», «Несет меня течение», «Отчего» (все — 1975). С группой «Аракс» — «Не забывай» (1980), «Море» (1982), «Двадцать лет спустя» (1981), «Анастасия» (1979), «Зеркало» (1979), «Я вспоминаю» (1980) и др. С ансамблем «Аэробус», который Антонов организовал вместе с гитаристом Игорем Шабловским, записываются новые песни: «На улице Каштановой» (1985), «Я иду тебе на встречу», «Белый теплоход» и др. Антонов начинает писать песни к кинофильмам («Берегите женщин», «Прежде, чем расстаться», «Салон красоты», «Приказ», «Незнакомая песня», «Хищники», «Дураки умирают по пятницам» и др.).

В 1982 совместно с поэтом Михаилом Пляцковским им был написан детский мюзикл «Приключения кузнечика Кузи», в том числе песня «Крыша дома твоего», которая делает Антонова одним из самых популярных исполнителей в СССР, впервые певец выходит в финал фестиваля «Песня года» (1983). В 1985 году Юрий Антонов приглашается фирмой «Поларвокс Мюзик» в Финляндию для записи альбома на русском и английском языке.