Физика, химия: термодинамика растворов, явление радиоактивности. Сформулировал правило, по которому происходит изменение поверхностного натяжения жидкостей на границе раздела двух фаз (Правило Антонова, 1906). А. принадлежит неподтвержденное открытие и описание Радия Д (1912).
Минералогия, кристаллография. Организатор науки и высшего горного образования в России.
А. – филолог, крупный специалист по истории русской литературы и русской словесности. В своих трудах он обращался к изучению творчества А.С.Пушкина, В.А.Жуковского, С.Т.Аксакова. Особое место в научном наследии А. занимает литература Древней и Средневековой Руси. Он опубликовал целый ряд многотомных трудов посвященных культуре и образованию Московской Руси, влиянию сочинений отцов христианской церкви на древнерусскую письменность и др. Для А. в своих исследованиях было принципиальным определить влияние западной и византийской литературы на литературу Древнерусского государства и других славянских народов и стран. Одну из своих работ («Первые труды по изучению начальной русской летописи») А. посвятил историографическому обзору основных трудов по изучению отечественного летописания.
Б. принадлежат ряд биографий русских писателей и поэтов – М.Ю. Лермонтова, Н. Клюева, С.Есенина. Ряд исследований Б. посвящены изучению творчества Т.Г. Шевченко. Б. созданы значимые работы по библиографии той или иной проблемы: кавказской народной словесности, древнерусской словесности и т.д. Б. принадлежат работы по изучению русской литературы XVIII-XIX вв.
Практическое преподавание монгольского языка
Б. принимал активное участие в работе Синода по переводу на русский язык Священного Писания. Выступал за повышение роли белого духовенства в церковной иерархии. Автор ряда сочинений поучительного и воспитательного характера, написанных на основании обучения наследников престола. Приводил примеры благочестия из истории христианства и житий святых с целью их актуализации в условиях XIX в. Авторству Б. принадлежит несколько речей, посвященных знаковым событиям в истории России и, прежде всего, деятельности императоров Николая I и Александра II.