Antonio Botelho tem formação clássica e popular, iniciando sua carreira de contrabaixista acústico em 1973, tocando com Johnny Alf, Lúcio Alves, Tomás Improta e Mauro Senise. Pouco depois, fez parte do grupo A Fina Flor do Samba, dedicado ao choro e samba de raiz. Com este grupo, acompanhou a cantora Beth Carvalho por dois anos. Em 1977 ingressou na Orquestra Sinfônica do Theatro Municipal do Rio de Janeiro, permanecendo até 1979. Neste ano, ganhou o 2° lugar no concurso "Jovens Solistas" realizado pela FUNARTE/TV Globo.

Ainda em 79, foi convidado pelo maestro e compositor Cláudio Santoro para ser o primeiro contrabaixo da Orquestra Sinfônica do Theatro Nacional e professor da Escola de Música de Brasília, cargos que ocupou por 12 anos consecutivos. Estudou contrabaixo com os professores Renato Sbragia e Sandrino Santoro.

Em 1991 mudou-se para Londres, onde viveu por cinco anos. Neste período tocou e gravou com vários expoentes do jazz inglês como Norma Winstone, Rob Koral, Sue Hawker, Mike Rowland e Simon Purcell. Ainda em Londres, fez aperfeiçoamento com Thomas Martin, spalla dos contrabaixos da LSO - London Symphony Orchestra.

Em 1995 foi viver em Guadalajara, México, onde se dedicou durante cinco anos basicamente a gravações e arranjos. De volta ao Brasil em 2000, participou da turnê internacional (Estados Unidos, Canadá e Europa) da cantora baiana Virgínia Rodrigues.

Atualmente integra as Orquestras Petrobras Sinfônica e Sinfônica do Theatro Municipal. Como músico popular, tem atuado em shows e gravações com Paulo Moura, Wagner Tiso, Idriss Boudrioua, Tomás Improta, Guilherme Dias Gomes, Ana de Oliveira trio, Ray Moore, Flávio Guimarães, Marcos Nimrichter, Mauro Senise e Zé Meneses.