Антонина родилась 8 января 1897 года в деревеньке Шевырялово, что под Сарапулом, в бедной крестьянской семье. Девочка с детства познала тяжелый крестьянский труд, но по настоянию отца окончила церковно-приходскую школу. Когда родители умерли, Антонина перебралась в городок Сарапул к старшей сестре, где стала осваивать профессию портнихи. Но заработки были маленькими, и в 1913 году девушка уехала в Баку, где нашла работу в булочной.
Жизнь Антонины круто изменилась с началом Первой мировой войны. Движимая патриотическим чувством, девушка решила отправиться на фронт. До 1917 года женщин в армию не брали даже добровольцами, правда, бывали единичные исключения, но только по личному распоряжению императора.
Антонина пошла путем, который уже не раз использовали женщины, стремившиеся попасть в армию. Купив на рынке поношенную солдатскую форму, она в сентябре 1914 года пришла на призывной пункт. Так в армии появился доброволец Антон Тихонович Пальшин. Крепкой крестьянской девушке удалось выдать себя за парня. Пройдя курс ускоренного начального солдатского обучения, она была отправлена в кавалерию на Кавказский фронт.
С детства привыкшая к лошадям, Антонина легко освоилась в полку и вскоре уже слыла за бывалого храброго солдата. Ей пришлось участвовать и в кавалерийских атаках, и в тяжелых оборонительных боях. В одном из боев под турецкой крепостью Гасанкала эскадрон, в котором воевала Пальшина, попал под массированный огонь противника. Погиб командир эскадрона, были убиты или ранены унтер-офицеры. Тогда Антонина возглавила атаку, первой устремившись на врага. Уцелевшие бойцы её поддержали, противник был обращен в бегство.
В бою Антонина была ранена, сослуживцы вывезли её с передовой и отправили в госпиталь. Естественно, что от врачей секрет скрыть не удалось. Вскоре в полку узнали, что боец Пальшин — девушка. Возвращаться в свой полк, где о ней теперь все знали, Антонина не захотела, и после выздоровления решила отправиться на другой фронт. На вокзале в Баку при очередной проверке документов Пальшина чем-то заинтересовала патруль. Её задержали для выяснения личности. Опять все вскрылось, и Антонину отправили к родным в Сарапул.
Казалось, на войну она вернуться больше не сможет. Но в дело вмешались журналисты, проведавшие, что с войны приехала девушка-кавалерист, воевавшая под мужским именем как знаменитая Надежда Дурова. В местной газете «Прикамская жизнь» появились публикации, в которых Антонину называли кавалерист-девицей германской войны. Она стала местной знаменитостью. Её стали приглашать на официальные мероприятия, посвященные помощи фронту, и даже устраивать в её честь банкеты. А девушка стремилась найти возможность снова уехать на фронт. Помогли краткосрочные курсы сестер милосердия. В мае 1915 года на Юго-Западном фронте в одном из госпиталей, разместившихся во Львове, появилась новая сестра милосердия.
Работа была крайне важная, но она тяготила Антонину. В последующем она написала, вспоминая про госпиталь, что искренне считала, в тылу «может всякий работать. Все тянуло меня, не знаю почему, к передовой линии, где идут бои, бьет артиллерия, где рвутся снаряды, истекают кровью солдаты. Неудержимо тянуло на передовую линию, чтобы быть вместе с солдатами, вместе в боях и окопах».
Официальной возможности попасть на фронт не представлялось, и Антонина снова решила «стать мужчиной». Ночью в госпитале исчезла сестра милосердия, особых волнений это не вызвало, посчитали, что девица просто сбежала домой. А вскоре в 75-м пехотном Севастопольском полку появился молодой, но на удивление умелый солдат Антон Пальшин. Она опять отличилась в боях, но вскоре снова была разоблачена.
К лету 1915 года женщина, служащая в армии под мужской фамилией, уже не была редкостью, хотя такие случаи особо и не афишировали. Отважного бойца оставили служить, хотя командование теперь знало, что рядовой Пальшин — женщина. Удивительно, но она даже ходила в тыл противника за «языками». Вскоре появились и первые боевые награды — Георгиевский крест IV степени и Георгиевская медаль. Антонину произвели в чин ефрейтора и назначили командиром отделения.
Возможность вновь отличиться представилась Антонине во время знаменитого Брусиловского прорыва. В бою под Черновицами она, как и в начале своей военной карьеры, заменив тяжело раненого командира, подняла солдат в атаку. В этом бою Антонина была ранена. Наградить боевую женщину Георгиевским крестом III степени и Георгиевской медалью в полевой лазарет приехал сам генерал
Перед октябрьской революцией Пальшина вернулась в Сарапул. Антонина поддержала большевиков, сначала работала в исполкоме, а когда город захватили войска Колчака, участвовала в подпольной борьбе. В 1920 году вышла замуж за комиссара 4-й кавалерийской дивизии 1-й Конной армии
Как и когда-то в 1914 году, Пальшина попыталась отправиться на фронт, но ей отказали — возраст уже был за 40 лет. Всю войну Антонина добросовестно трудилась в тылу, стремясь внести и свою лепту в победу над противником. В 1956 году она вышла на пенсию. Несмотря на тяжелые ранения, полученные на Первой мировой, голод и изматывающий труд в военные годы, Антонина Тихоновна всегда была крепка духом, поражая окружающих неиссякаемым оптимизмом и жизнелюбием.
Умерла младший унтер-офицер и георгиевский кавалер Антонина Пальшина в 1992 году, не дожив 5 лет до столетнего юбилея.