W. gilt als bedeutender Historien-, Kriegs- und Hofmaler Preußens und des Deutschen Reiches. Er begann im Januar 1860 das Studium der Malerei an der Berliner Akademie der Künste und wechselte 1862 an die Karlsruher Kunstakademie. Auf seiner ersten Parisreise 1865 malte er sein erstes Historienbild Luther vor Cajetan. Nach einem weiteren Parisaufenthalt (1867) anläßlich der Weltausstellung als Beauftragter der süddeutschen Staaten wurde er 1874 zum Mitglied der Akademie der Künste gewählt und 1875 zum Direktor der akademischen Hochschule für die bildenden Künste zu Berlin ernannt. 1878 fungierte er als Generalkommissar der deutschen Abteilung auf der Weltausstellung in Paris. Von 1887 bis 1895 sowie 1899 bis 1901 und 1906/07 war der Maler Vorsitzender des Vereins Berliner Künstler. 1891 war er Organisator der Internationalen Kunstausstellung anläßlich des 50jährigen Bestehens des Vereins Berliner Künstler sowie 1899 bis 1900 und 1902 bis 1906 Vorsitzender der Sektion bildende Künste des Senats der Akademie der Künste. Er schuf 1873 u. a. den Fries für die untere Säulenhalle der Siegessäule und Bilder für das Café Bauer. Zu seinen Werken zählen die Bilder von der Kaiserproklamation in Versailles, dem Berliner Kongreß 1878 und der Enthüllung des Wagnerdenkmals. 1875 hatte er sein Atelier Am Karlsbad 21 und wohnte von 1871 bis 1874 Lützowufer 31, von Oktober 1874 bis Januar 1915 in seinem Wohn- und Atelierhaus Villa VI, dem heutigen Anton-von-Werner-Haus in der Potsdamer Straße. Sein Ehrengrab befindet sich auf dem Alten Zwölf-Apostel-Kirchhof (Schöneberg). Nach ihm sind Straßen in Hellersdorf, Wilmersdorf und Zehlendorf benannt.