Ялтинская конференция начала свою работу 4 февраля 1945 года и продолжалась восемь дней. В первую очередь обсуждались военные вопросы. Информацию о положении на советско-германском фронте сделал заместитель начальника Генерального штаба Красной Армии генерал армии А.И. Антонов. В начале своего доклада он доложил о развернувшемся новом грандиозном наступлении советских войск, которое началось 12 января 1945 года по просьбе премьер-министра Англии, раньше на 8 дней намеченного срока. Это был своего рода хорошо продуманный дипломатический шаг, который существенно повлиял на весь ход переговоров.
Еще один военный вопрос обсуждался и был решен в ходе конференции. В подписанном 11 февраля 1945 года секретном соглашении предусматривалось вступление Советского Союза в войну с Японией через два-три месяца после капитуляции фашистской Германии. Прежде чем точно назвать этот срок, работникам Генерального штаба, и особенно Антонову, пришлось проделать большую работу, определить, сколько потребуется войск для разгрома Квантунской армии, откуда и когда их перебросить. Выполненные расчеты были настолько точны, что при подготовке Дальневосточной кампании в них внесли лишь незначительные поправки.
Крайне серьезным испытанием для А.И. Антонова стала Висло-Одерская операция (12 января – 3 февраля 1945 г.). В ходе проведения этой операции согласованными действиями 1-го Белорусского и 1-го Украинского фронтов при содействии левого крыла 2-го Белорусского и правого крыла 4-го Украинского фронтов советским войскам удалось нанести существенное поражение войскам группы «Центр» противника. Освободить значительную часть Польши и выйти на территорию Германии.
Таким образом, всей свей предыдущей работой А.И. Антонов уже практически был подготовлен к должности начальника Генерального штаба, и его назначение на этот высокий пост стало полностью закономерным. Правда, с вступлением в должность начальника Генерального штаба круг задач, решаемых Алексеем Иннокентьевичем, значительно расширился, и объяснялось это рядом обстоятельств. Во-первых, в связи с ликвидацией института представителей Ставки ВГК руководство большей части стратегических операций завершающего этапа войны стало осуществляться непосредственно Ставкой ВГК через Генеральный штаб. Во-вторых, была начата масштабная подготовка к военным действиям на Дальнем Востоке. В-третьих, все большего внимания требовали вопросы согласования усилий с войсками антигитлеровской коалиции, и решающая роль в этом деле отводилась Генеральному штабу.
Но вначале нужно было завершить разгром фашистской Германии, что в конечном счете означало овладение Берлином. Этот вопрос периодически поднимался на заседаниях Ставки ВГК, подразумевался он и в ходе Ялтинской конференции. Поэтому не удивительно, что карта Берлина и прилегающих к нему районов появилась на столе у Алексея Иннокентьевича еще летом 1944 года, в период проведения Белорусской операции. Приучив себя заглядывать далеко вперед, он в рабочей тетради делал записи о предполагаемом ходе дальнейших военных действий на советско-германском фронте. Это были первые наброски операций завершающей кампании и важнейшей из них – Берлинской.
К ноябрю 1944 года замысел Берлинской операции определился в целом, были подготовлены многие необходимые расчеты. В начале марта 1945 года план этой операции был утвержден Ставкой Верховного Главнокомандования. Однако время вносило свои коррективы, и в конце марта – начале апреля состоялось еще несколько совещаний по его окончательной конкретизации. В них участвовали И.В. Сталин, А.И. Антонов, командующие войсками 1-го Белорусского и 1-го Украинского фронтов маршалы Г.К. Жуков и И.С. Конев. Поэтому есть все основания утверждать, что план Берлинской операции стал следствием коллективного труда ряда военачальников, но основным его разработчиком был Генеральный штаб РККА во главе с А.И. Антоновым.
Пока шло наступление на Берлин, внимание Ставки все чаще и чаще привлекала Прага. Тогда на столе у генерала Антонова появились карты района столицы Чехословакии, и началась напряженная работа подготовке Пражской наступательной операции. Сослуживцы рассказывали, что Алексей Иннокентьевич даже в праздничные первомайские дни и несмотря на недомогание – он сильно простудился – находился в рабочем кабинете, заканчивая планирование и отработку документов по этой операции. В архиве сохранилась карта, на которой его рукой графически отражен замысел операции войск 1-го Украинского фронта по овладению Прагой.
В середине мая 1945 года по распоряжению И.В. Сталина генерал армии А.И. Антонов был включен в состав военных представителей на предстоящей конференции руководителей трех держав. Она открылась 17 июля 1945 года в Потсдаме, близ Берлина. И это не удивительно. Заранее было известно, что союзники вновь остро поставят вопрос о вступлении СССР в войну против Японии в соответствии с соглашением, заключенным главами правительств трех держав на Крымской конференции.