Ancien élève de l’École normale supérieure (promotion Lettres 1983), agrégé de lettres classiques (1987), Antoine Gournay est conservateur du patrimoine et docteur en histoire de l’art.
Après un séjour de cinq ans à Hong-Kong, où il est attaché culturel au Consulat général de France, et enseigne comme lecteur à l’Université de Hong Kong, puis comme visiting scholar à la Chinese University of Hong Kong, il effectue un séjour de six mois au Japon comme lauréat de la Villa Kujôyama du ministère des affaires étrangères à Kyôto.
Reçu au concours de l’École nationale du patrimoine (promotion 1993), il est nommé conservateur au musée Cernuschi, musée des arts asiatiques de la Ville de Paris.
Il a été le commissaire d’une douzaine d’expositions, dont « La Cité interdite » présentée au musée du Petit-Palais à Paris en 1995. Ses recherches portent essentiellement sur l’histoire de l’architecture, de l’urbanisme et l’art des jardins en Extrême-Orient, mais aussi sur la peinture de paysage en Chine, la céramique et l’archéologie des lieux de culte. En 1999, il est élu maître de conférences en histoire de l’art et archéologie de l’Extrême-Orient à l’université de Paris-Sorbonne.
Habilité à diriger des recherches (2010), il est depuis 2011 professeur d’art et archéologie de l’Extrême-Orient à l’université de Paris-Sorbonne. Membre du Centre de recherches sur l’Extrême-Orient, il voyage régulièrement en Asie, à l’invitation de plusieurs universités et institutions avec lesquels il a noué des partenariats actifs. Il a été invité à deux reprises comme Visiting Scholar à Stanford University (Dpt of Art and Art History) en 2014 et 2015.