Антонио родился в бедной семье в кубинском городке Сагуа-ла-Гранде. У него было около пятнадцати братьев и сестер. В детстве он подрабатывал, занимаясь разными ремеслами. Её родителями были испанский эмигрант Хосе Луго Падрон и афро-кубинка Леонсия Мачин.
Певец вспоминает, что был счастлив в своей семье. Он говорит, что семья не была ни очень богатой, ни очень бедной.
Очень скоро проявилось его увлечение пением. Он работал каменщиком, а в свободное время пел в церкви, в театральных постановках и за кадром в немом кино в своём городе. До этого он трижды присоединялся к бродячим музыкантам, которые проезжали через его город по пути из Гаваны.
В 1911 году Сагуа, приходской священник, пригласил его петь у главного алтаря.
Однажды он выступил на благотворительном вечере, исполнив «Аве Мария» Шуберта, стоя на стуле. Его выступление вызвало бурные аплодисменты.
Когда ему исполнилось двадцать лет, он решил стать оперным певцом и начал изучать бельканто и оперное искусство. Он мечтал о карьере баритона, но понимал, что из-за особенностей своего голоса его репертуар, скорее всего, будет ограничен ролями, подобными Отелло.
Мать всегда поддерживала его увлечение пением, а отец, напротив, считал это занятие недостойным и даже аморальным, полагая, что оно свойственно людям с непутёвым образом жизни.
В 1926 году он не без трудностей приехал в Гавану, где начал сольную карьеру в клубе «Лос Кафетес» вместе с гитаристом Мигелем Забальей. Их дуэт быстро завоевал популярность среди местной буржуазии, которая с удовольствием приглашала музыкантов на свои мероприятия.
Однажды судьба привела его на радиостанцию, где он встретился с Доном Аспиазу. Музыкант настолько впечатлил руководителя оркестра, что тот предложил ему стать вторым солистом в его коллективе. Таким образом, он станет первым темнокожим певцом, который выступит на сцене Гаванского Национального казино — самого расистского и закрытого заведения для буржуазии, достигнув профессионального уровня.
Четыре года он провёл в большом городе, выступая в составе разных коллективов: Хосе Эскарпентера и его оркестра, Антильского оркестра Рафаэля Эрнандеса, Хулио Роке и его оркестра, Армандо Вальдеспи и его оркестра, а также своего собственного — Оркестра Мачин и Квартета Мачин.
Он был хорошо известен на латиноамериканских сценах Нью-Йорка, где популяризировал «Эль Манисеро» Моисея Саймонса и записал множество песен в первой половине 1930-х годов. В 1936 году он отправился в Европу. После недолгого пребывания в Лондоне, где он выступал в театре «Адельфья», музыкант приехал в Париж. В 20-е годы в Париже кубинская музыка была очень популярна. В этом городе музыкант создал группу «Антонио Мачина и его оркестр» с Моисеем Саймонсом за роялем. Затем он записал несколько композиций. В 1936 году музыкант выступал с оркестром Эдуардо Кастелланоса. Он был влюблён в молодую француженку по имени Лайн и вместе с ней и её оркестром отправился в турне по Швеции. Однако холодная погода не пришлась ему по душе, и он решил вернуться в Париж.
Могила Антонио Мачина находится на кладбище Сан-Фернандо в Севилье. Антонио приехал в Испанию, в страну своего отца, где и прожил до своей кончины в 1977 году.
Уже в двадцатые годы у него был брат, который жил в Севилье. В 1939 году Антонио приехал в отпуск, пытаясь избежать ужасов Второй мировой войны. Однако реальность послевоенной Испании оказалась ещё более мрачной, чем он мог себе представить. Вместе с доминиканским саксофонистом Наполеоном Зайасом Антонио остановился в Барселоне.
В 1943 году в Севилье Антонио женился на Марии де лос Анхелес Родригес. Супруги привезли в Севилью часть своих кубинских родственников. Мария выступала в некоторых фестивальных залах Барселоны под псевдонимом «Шанхай» (название было изменено с иностранного на кастильское — «Сала Болеро»), получая за выступление двадцать пять песет в день. Первым успехом Мачина в Испании стала песня «Грустная ночь», которую он записал с оркестром «Михурас де Собре». Этот оркестр аккомпанировал ему в его первых хитах, но впоследствии Мачин отказался от их услуг.
Другими ранними хитами Мачина были «Как это было», «Смуглый» и «Искренняя любовь».
В 1947 году Мачин добился большого успеха в Испании с песней «Анхелитос негрос» («Черные ангелы»). В шестидесятых годах её музыкальная аранжировка была преобразована в болеро, а премьера состоялась в театре Новедадес в Барселоне.
Двумя важными композиторами в его карьере были кубинец Освальдо Фаррес (автор таких песен, как Мадресита, Всю жизнь, Не обманывай меня, Может быть, может быть, Горе мне...) и мексиканка Консуэло Веласкес (автор книги Поцелуй меня сильно, Будет за что Любить и жить). Отдельного упоминания заслуживает единственная версия кубинки Изолины Каррильо, ставшая одним из ее величайших хитов, "Две гардении".
В Испании, где у него уже было более шестидесяти записанных дисков и свой «Квартет машин», он получил признание благодаря полному погружению в культуру этой страны. Об этом свидетельствует известная фраза, которая часто цитируется: «Он был самым кубинским из испанцев и самым испанским из кубинцев». В Испании Мачин обрёл всё, о чём мечтал. Особенно ему полюбились Мадрид и Севилья, где он встретил свою любовь. Аликанте стал местом, где он проводил немало времени в своей квартире на Плайя-де-Сан-Хуан. Также он часто бывал в Барселоне — городе, где он впервые выступил по прибытии в Испанию. Сегодня его помнят как монолит на площади Висенс Марторель, в районе Сьютат-Велья, недалеко от площади Бонсуччес. Мачин думал переехать жить в этот район незадолго до своей кончины.
Он начинал практически с нуля, но стал свидетелем и создателем саундтрека к любовным историям испанцев в сложные времена. Его популярность неуклонно росла, и вскоре его начали боготворить, как и других великих звёзд ла купла. Песни этого исполнителя стали частью сентиментальной памяти нескольких поколений благодаря радио.
Мачин, известный своим серьёзным и скромным характером, был очень хорошо принят в Испании того времени. Он привнёс свой неповторимый стиль в болеро.
7 июня 1977 года в Алькала-де-Гуадаира (Севилья) исполнитель вышел на сцену, но в связи с сильным истощением не смог продолжить выступление. Это было его последнее выступление.
Мачин скончался в Мадриде 4 августа 1977 года в своём доме на улице Генерала Мола (ныне Принсипи де Вергара). Ему было 74 года. Он похоронен на кладбище Сан-Фернандо в Севилье. Каждый год соотечественники и родственники исполнителя приходят на его могилу, поливают её кубинским ромом и исполняют одно из его болеро, храня память о нём.
