Seu pai se mudou em 1609 para o Brasil, onde assumiu um cargo de escrivão em Salvador; em 1614 trouxe a família para o Brasil quando Antônio tinha 6 anos de idade. Antônio estudou na única escola de Salvador da época: a dos jesuítas. Consta que não era um bom aluno no começo, mas depois tornou-se brilhante. Juntou-se a Companhia de Jesus como noviço em maio de 1623. Existem muitas lendas sobre Vieira, incluindo que na juventude sua genialidade lhe fora concedida por Nossa Senhora e que uma vez um anjo lhe indicou o caminho de volta à escola quando estava perdido. Quando em 1624 os holandeses invadiram a Bahia, Vieira se refugiou no interior, onde começaram seus impulsos missionários.
Um ano depois tomou os votos de castidade, pobreza e obediência, abandonando o noviciado. Não partiu para a vida missionária, no entanto. Estudou muito além da teologia: lógica, física, metafísica, matemática e economia. Em 1634, após ter sido professor de retórica em Olinda, se ordenou. Em 1638 já ensinava Teologia. Apesar de antes pensar-se que Vieira defendia a posse do Nordeste por Portugal, hoje sabe-se que ele preferia que Portugal o entregasse a Holanda apesar de seu famoso sermão em favor da posse (Portugal gastava 10x mais com o NE do que ganhava e a Holanda era um inimigo militar muito superior na época). Em 1641 começou a carreira com diplomacia na conturbada Portugal do século XVII.
Quando eclodiu uma disputa entre dominicanos (membros da inquisição) e jesuítas (catequistas), Vieira, defensor dos judeus, cai em desgraça, enfraquecido pela derrota de sua posição quanto à questão NE. Em 1644 ele deixa Portugal como embaixador (seu pai, que antes vivia pobre, é nomeado pensionista real) para negociar com a Holanda a devolução do Nordeste, com grau de sucesso complexo numa ocasião da história de Portugal que quase acaba com Portugal como parte da Holanda.
O povo de Portugal não gostava das pregações de Vieira em favor dos judeus e após estes tempos conturbados da política portuguesa ele acaba voltando ao Brasil, onze anos após voltar para a Europa. Fica no NE algum tempo e volta para a Europa com a morte de D. João IV, tornando-se confessor da regente D. Luísa. Quando chega a questão do sucessor de D. João, Vieira fica no lado perdedor e é desterrado para o Porto, enquanto os jesuítas têm seus privilégios removidos. A Inquisição chega a prendê-lo na época após não ter sucesso em censurá-lo.
Novamente no lado mais fraco na época da deposição de D. Afonso IV, vai ao Vaticano após meses sem pregar. Encontra o papa à beira da morte e fica em Roma. Quando em 1671 nova expulsão dos judeus é feita, Vieira parte na defesa deles. Em 1675 ele é absolvido totalmente pela Inquisição. No começo de 1681 volta ao Brasil e volta a pregar. Suas obras começam a ser publicadas na Europa, onde são elogiadas até pela Inquisição. Já muito velho e doente, tem que espalhar circulares sobre sua saúde para manter em dia sua longa correspondência. Em 1694 já não escreve do próprio punho. Em 10 de junho começa a agonia quando perde a voz e acabam-se seus discursos. Em 17 de junho morre.
Vieira tem uma obra complexa que exprime suas opiniões políticas, sendo não propriamente um escritor mas um orador. Além de seus Sermões existe o Clavis Prophetarum, seu livro de profecias que nunca acabou. Entre os sermões existem dois que são os mais célebres: o Sermão da Quinta Dominga da Quaresma e o Sermão da Sexagésima. Vieira também tem uma classificação complexa quanto a nacionalidade: passou mais da metade de sua vida no Brasil, o próprio povo, quando ele caía em desgraça, chamava-o de "Judas do Brasil"; mas foi uma importante figura para Portugal na política interna e externa, para não falar na cultura.