Antanas Kmieliauskas gimė 1932 m. kovo 8 d. Olendernėje, Alytaus apskrityje. 1939–1947 m. mokėsi Butrimonių pradžios mokykloje ir Jiezno gimnazijoje, vėliau – Butrimonių progimnazijoje (1947–1949 m.). 1949 m. išvyko mokytis į to meto Kauno vidurinę dailės mokyklą (vėliau pervadintą J. Naujalio vidurine meno mokykla, dabar – Kauno dailės gimnazija). Vos atvykęs į Kauną laikyti stojamųjų egzaminų, A. Kmieliauskas aplankė M. K. Čiurlionio dailės muziejų. Čiurlionis tąsyk padarė jaunuoliui nepaprastą įspūdį, tačiau netoliese surengta tarybinės dailės paroda, atvirkščiai, nuvylė neįdomiais darbais, todėl būsimasis menininkas ėmė rimtai svarstyti, ar tebenori būti dailininku.

Vis dėlto pasiryžęs siekti dailininko specialybės, A. Kmieliauskas įstojo į dabartinę Kauno dailės gimnaziją, studijų metu piešė iliustracijas Dzūkijoje leistiems Lietuvos partizanų laikraščiams (1949–1952 m.). 1951 m. baigė gimnaziją aukso medaliu ir įstojo į to meto Valstybinį dailės institutą (dabar – Vilniaus dailės akademija (VDA)) mokytis tapybos.

Institute Antanas Kmieliauskas praleido šešerius savo gyvenimo metus (1951–1957 m.), padariusius daug įtakos jo meninės saviraiškos formavimuisi. To meto dviprasmiška politinė situacija lėmė tai, kad jam buvo uždrausta diplominiam darbui tapyti jo pasirinktą teminę „Artojo“ kompoziciją. Tuomet menininkui teko pasirinkti kitą – portretų – temą. Vėliau, jau septintajame dešimtmetyje, užkluptas materialinių sunkumų A. Kmieliauskas ėmė kurti antkapines skulptūras pagal individualius užsakymus. 1966 m. jis pirmą sykį sudalyvavo Čekoslovakijoje vykusioje tarptautinėje ekslibrisų parodoje, vėliau dailininkas  siuntė savo ekslibrisus ir į kitas įvairiose šalyse vykusias parodas, pelnė keletą prizinių vietų.

Tokia įvairiaspalvė menininko karjeros pradžia lėmė tai, kad šiandien Antanas Kmieliauskas – vienas universaliausių šiuolaikinių lietuvių dailininkų, tolygiai dirbančių skulptūros, grafikos, molbertinės tapybos ir freskos srityje. Iki šiol menininkas sukūrė daugiau kaip 70 granito ir marmuro skulptūrinių paminklų (iš jų 9 – Italijoje), nutapė apie 2000 kv. metrų freskų (žymiausios – Vilniaus universiteto centrinių rūmų freskos), sukūrė 420 ekslibrisų, lakštinės grafikos darbų. Aliejiniais dažais nutapė per 100 portretų, kitų paveikslų. Išrado ir ištobulino originalią spalvotosios grafikos techniką, už kurią buvo apdovanotas keliomis tarptautinių parodų premijomis.

Pedagoginė veikla

1962–1979 m. Vilniaus vaikų dailės akademijoje dėstė piešimą ir skulptūrą.

Nuo 1977 m. dėsto Vilniaus dailės akademijoje,
1994 m. suteiktas akademijos profesoriaus vardas.

Kita veikla

Lietuvos dailininkų sąjungos narys (nuo 1975 m.).

Svarbiausi įvertinimai

1970 m. – III premija XIII tarptautiniame ekslibriso kongrese-konkurse Budapešte (Vengrija).

1974 m. – Aukso medalis tarptautiniame San Vito al Tagliamento bibliotekos ekslibrisų konkurse (Italija).

1974 m. – I premija (Krištolo taurė) XV tarptautiniame ekslibriso kongrese Blede (Jugoslavija).

1977 m. – III premija IV Talino grafikos trienalėje (Estija).

1988 m. – III premija tarptautiniame ekslibrisų konkurse „Gabriele D‘Annunzio“ Peskaroje (Italija).

1989 m. – II premija I tarptautinėje ekslibrisų trienalėje – konkurse „Vilnius – Lietuvos sostinė“ Vilniuje.

1994 m. – Žiūrovų premija II tarptautiniame konkurse „Ex libris Lago Maggiore“ Luine (Italija).

1994 m. – Lietuvos nacionalinė premija už Rainių Kančios koplyčios freskas.

2006 m. – sidabro medalis tarptautiniame konkurse „Exlibris Remo Palmirani“. 2006 m. – „Auksinis diplomas“ skulptūros simpoziume Sudervėje.

2007 m. – LDK Gedimino ordino Riterio kryžius.

2007 m. – Benedikto XVI skirtas Popiežiaus Grigaliaus Didysis ordinas.

Nuo 2008 m. – Alytaus rajono garbės pilietis.