По указанию Антонина на приобретенных им землях строились приюты для паломников и школы для детей православных арабов. При миссии был создан музей. В конце жизни Антонину удалось оформить 6 из 12 приобретенных им участков в принадлежавший ему «вакуф» (особая форма религиозного землевладения в мусульманском праве). Согласно завещанию Антонина, все его землевладения (кроме одного участка) были оставлены Святейшему Синоду РПЦ. Собственность России на остальные участки официально оформлял уже после смерти Антонина русский генеральный консул А.Г. Яковлев. Во второй половине 60 гг. XIX в. Антонин участвовал в подготовке к изданию актов русского монастыря св. Пантелеимона на Афоне. В октябре-ноябре 1867 г. он изучал рукописи Патриаршей библиотеки в Иерусалиме, грузинские рукописи Крестного монастыря, в июне 1868 г. работал над каталогом рукописей и старопечатных книг лавры св. Саввы Освященного (около 700 ед. хр.). С начала августа до 18 сентября 1870 г. он вместе с помощниками составил описание 1310 греческих, 38 славянских и 500 арабских рукописей библиотеки монастыря великомученицы Екатерины на Синае. За этот труд Антонин получил в дар от братии монастыря уникальную рукопись – так называемые Киевские глаголические листки, переданные им позднее в библиотеку Киевской духовной академии. В палестинский период расширяется личная коллекция рукописей Антонина, в которой помимо греческих имелись также славянские (кириллические и глаголические), арабские и древнееврейские рукописи, греческие и славянские старопечатные книги, памятники византийского искусства, монеты (основная их часть была пожертвована в ИППО). Антонину принадлежит исследование, выявившее смешение в агиографической традиции сведений о святителе Николае Мирликийском с житием святителя Николая Пинарского, значителен его научный вклад как археолога и литургиста. Научные заслуги Антонина были отмечены избранием его членом многочисленных ученых обществ и учреждений России и Европы: Афинского археологического общества (1854 г.), Одесского общества истории и древностей (1856 г.), Императорского Русского археологического общества (с 1857 г. – член-корреспондент, с 1884 г. – почетный член), Московского общества любителей духовного просвещения (1869 г.), Киевской духовной академии (1870 г.), Немецкого восточного археологического общества (1872 г.), Киевского церковно-археологического общества (1873 г.), Санкт-Петербургской духовной академии (1873 г.), Императорского Православного Палестинского общества (1882 г.), Московской духовной академии (1888 г.) и др. За свою усердную деятельность он был отмечен многими государственными и церковными наградами. Место погребения архимандрита Антонина – в построенном им соборе Вознесения Господня на Елеонской горе в Русском Вознесенском монастыре. Собранная им коллекция рукописей (около 100 ед.) в 1898–1899 гг. была приобретена Императорской Публичной библиотекой; в настоящее время хранится в Киеве (ЦНБ НАНУ, Киево-Печерская лавра) и Санкт-Петербурге (РНБ, РГИА). Главные труды: «О древних христианских надписях в Афинах», «Поездка в Румелию», «Раскопки на русском месте близ храма воскресения в Иерусалиме». Эпистолярное наследие Антонина не систематизировано и находится в разных фондах.