Ο Αντώνης Γαργαλιώνης γεννήθηκε και μεγάλωσε στην Τρίπολη. Αποφοίτησε από την Ιατρική Σχολή του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών (ΕΚΠΑ). Έλαβε τον τίτλο ειδικότητας της Ιατρικής Βιοπαθολογίας / Εργαστηριακής Ιατρικής το 2015. Είναι απόφοιτος του μεταπτυχιακού προγράμματος «Μοριακή και Εφαρμοσμένη Φυσιολογία» και εκπόνησε τη διδακτορική του διατριβή στο Εργαστήριο Βιολογικής Χημείας της Ιατρικής Σχολής του ΕΚΠΑ με υποτροφία της Ελληνικής Εταιρείας Ογκολογίας Πεπτικού.
Πραγματοποίησε τη μεταδιδακτορική του έρευνα με υποτροφία από το Ίδρυμα Κρατικών Υποτροφιών. Έχει εργαστεί στο Γενικό Παναρκαδικό Νοσοκομείο Τρίπολης, στο Γενικό Νοσοκομείο Αθηνών «ΛΑΪΚΟ» και στο Αιγινήτειο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο, όπου υπηρέτησε ως Εργαστηριακό Διδακτικό Προσωπικό Ιατρικής Μικροβιολογίας – Κλινικής Βιοχημείας. Από το 2024 υπηρετεί ως Επίκουρος Καθηγητής Κλινικής Βιοχημείας – Ιατρικής Χημείας στο Εργαστήριο Κλινικής Βιοχημείας του Πανεπιστημιακού Γενικού Νοσοκομείου «Αττικόν» της Ιατρικής Σχολής του ΕΚΠΑ.
Διδάσκει Βιοχημεία σε προπτυχιακούς φοιτητές της Ιατρικής και της Οδοντιατρικής Σχολής, καθώς και στους φοιτητές του αγγλόφωνου προγράμματος της Ιατρικής Σχολής. Διδάσκει επίσης μαθήματα βιοχημείας, κλινικής βιοχημείας και μηχανοβιολογίας του καρκίνου σε μαθήματα επιλογής και διάφορα μεταπτυχιακά προγράμματα.
Το κύριο ερευνητικό αντικείμενό του είναι η διερεύνηση των μοριακών μηχανισμών που επάγονται από μηχανικές δυνάμεις στην καρκινογένεση. Το 2023 συμπεριλήφθηκε από το World Journal of Clinical Oncology μεταξύ των πιο επιδραστικών και παραγωγικών επιστημόνων παγκοσμίως στον τομέα της μηχανικής μεταγωγής του καρκίνου. Έχει συμμετάσχει σε ερευνητικά προγράμματα και σε δεκάδες βραβευμένες ερευνητικές μελέτες. Έχει διατελέσει κριτής σε περισσότερα από 50 άρθρα και μέλος της συντακτικής επιτροπής έγκριτων διεθνών βοϊατρικών περιοδικών. Έχει συγγράψει με άλλους συγγραφείς >65 δημοσιεύσεις σε περιοδικά που εμπεριέχονται στο Pubmed, με >1400 αναφορές και h-index: 22. Έχει επίσης συγγράψει περιλήψεις συνεδρίων και έχει δώσει ομιλίες μετά από πρόσκληση σε εγχώρια και διεθνή συνέδρια. Είναι μέλος των διοικητικών συμβουλίων της Ελληνικής Εταιρείας Ιατρικής Βιοπαθολογίας / Εργαστηριακής Ιατρικής και της Ελληνικής Εταιρείας Ιατρικής Βιοχημείας.