Από το 1978 ο Θόδωρος Αντωνίου κατέχει τη θέση του καθηγητή σύνθεσης στο Πανεπιστήμιο της Βοστώνης. Ως μαέστρος έχει συνεργαστεί με πολλές σημαντικές ορχήστρες και μουσικά σύνολα όπως η Ορχήστρα Δωματίου της Συμφωνικής Ορχήστρας της Βοστώνης, οι Ορχήστρες της Ραδιοφωνίας του Παρισιού, του Βερολίνου, της Βαυαρίας, η Τonhalle της Ζυρίχης, η Ορχήστρα της ΕΛΣ, η ΚΟΑ, η Καμεράτα κ.ά. Ένθερμος υποστηρικτής της σύγχρονης μουσικής, ο Αντωνίου έχει δημιουργήσει αρκετά σύνολα σύγχρονης μουσικής: ALEA II στο Παν/μιο του Στάνφορντ, ALEA III στο Παν/μιο της Βοστώνης, Σύνολο Νέας Μουσικής της Φιλαδέλφειας και Ελληνικό Συγκρότημα Σύγχρονης Μουσικής. Από το 1989 είναι πρόεδρος της Ένωσης Ελλήνων Μουσουργών. Πολλές από τις συνθέσεις του είναι παραγγελίες μεγάλων ορχηστρών (Συμφωνική της Βοστώνης κ.ά.), Ιδρυμάτων (Γκούγκενχαϊμ) και άλλων φορέων (ΟΜΜΑ). Τα έργα του είναι πολυάριθμα και ποικίλης φύσεως: όπερες, χορωδιακά έργα, έργα μουσικής δωματίου, συνθέσεις για σολίστ, συμφωνικά έργα και πάνω από 150 συνθέσεις για το θέατρο και τον κινηματογράφο.