Ao longo de uma carreira de mais de cinco décadas, Antonio Dias desenvolveu uma obra marcada por radicalidade, experimentalismo e uma aguçada percepção dos impasses artísticos de seu tempo. Despontou no meio artístico carioca na década de 1960 em meio à geração de artistas ligados à Nova Objetividade Brasileira, que buscava a superação dos suportes tradicionais da arte, a liberdade de criação e a análise crítica da realidade. Sua obra explora e muitas vezes combina técnicas diversas, como o desenho, a pintura, a instalação e o objeto.
Dias aprendeu a ler através do contato com histórias em quadrinhos, frequentou oficinas de gravura com Oswaldo Goeldi, trabalhou como desenhista no Ministério da Saúde e foi ilustrador da revista Senhor. Sua formação ocorreu em meio a diversas rupturas políticas e sociais, tais como a emergência de um regime repressivo, a modernização da cidade e a confluência, na arte, de matrizes culturais heterogêneas. Dias e muitos artistas da sua geração trabalharam com imagens oriundas da cultura popular, da televisão, dos jornais e da propaganda, fato que levou uma parcela da crítica de arte a associar sua produção às correntes internacionais da Pop Art e do Nouveau réalisme, vistas, hoje, como insuficientes para explicar a complexidade de sua linguagem.
Suas primeiras obras trazem quadros divididos à moda das histórias em quadrinhos, onde se desenrolam ações que sugerem enredos de crime, morte e violência, com figuras humanas que são apenas vultos ou sombras, e formas que evocam vísceras e órgãos genitais. Já na virada entre as décadas de 1960 e 1970, Antônio Dias passa de pinturas e objetos de caráter narrativo para uma obra bidimensional, depurada de elementos figurativos e fundada em um exercício centrado na relação imagem-palavra. Surgem então as imagens de mapa e de diagrama que Dias escolhe para trabalhar questões como território, pertencimento e anonimato. Essa produção coincide com o início de seu autoexílio, período em que viveu em Paris, depois de receber uma bolsa de estudos do governo francês por sua participação na 4a Bienal de Paris.
Dias viveu boa parte de sua vida em Milão, passando também por Nova York em 1972, quando recebeu a Bolsa Guggenheim, até se instalar definitivamente na Europa. Outra fase de destaque em sua carreira é o conjunto de trabalhos que realizou durante uma viagem ao Nepal, onde pesquisou técnicas locais de produção de papel, experiência que resultou em um célebre conjunto de xilogravuras. Retornou ao Rio de Janeiro em 2010, e seguiu com sua prática de pintura, caracterizada, nessa fase tardia, pelo suporte formado por planos de diferentes tamanhos e cores, abandono da figuração e maior atenção a texturas e combinações cromáticas.
Em sua extensa carreira, recebeu diversos prêmios e bolsas de estudo e lecionou em diversas instituições na Europa. Participou da 39a Bienal de Veneza, diversas edições da Bienal de Paris e da Bienal Internacional de São Paulo, que em sua 34a edição dedicou uma sala às suas pinturas da década de 1970. Realizou exposições individuais desde 1962, e teve intensa circulação internacional ao longo de toda sua carreira. Sua obra integra coleções de prestígio como: The Museum of Modern Art – MoMA, Nova York; Daros Latinamerica Collection, Zurique; Museum Ludwig, Colônia; Museo de Arte Latinoamericano de Buenos Aires, Buenos Aires; Museu de Arte Moderna de São Paulo - MAM SP, Museu de Arte Contemporânea da USP - MAC USP, Pinacoteca do Estado de São Paulo, Itaú Cultural, entre outras.