С 1928 г. — секретарь Министерства национальной обороны, затем командовал полком, бригадой. В 1933 г. назначен начальником Генштаба румынской армии, с 1934 г. — командир дивизии, с 1937 г. — министр обороны.

Антонеску набирал популярность в финансово—промышленных кругах. Опасаясь роста влияния Антонеску, король Кароль II в середине 1938 г. отдал приказ об аресте генерала, но вскоре тот был освобожден. После ряда непопулярных действий (передачи Бессарабии и Северной Буковины СССР, территориальных уступок Болгарии и Венгрии) Кароль II оказался в полной изоляции. В июле 1940 г. Антонеску направил Каролю письмо с протестом против возвращения СССР Бессарабии и был посажен под домашний арест. Под давлением правящих кругов Кароль II был вынужден в сентябре 1940 г. назначить Антонеску главой «национального легионерского правительства» (легионеры — румынский вариант немецких штурмовиков), в состав которого вошли не только военные сторонники Антонеску, но и представители фашистского движения «Железная гвардия». И это притом, что Антонеску не стеснялся во всеуслышанье называть короля «воплощением морального разврата».

На следующий день он потребовал от Кароля II отречься от престола в пользу своего сына Михая I, что и было сделано. Уже в сентябре 1940 г. в Румынию прибыла германская военная миссия, а в Плоешти для охраны нефтяных разработок были направлены части 13–й мотопехотной и 16–й танковой германских дивизий. 23 ноября 1940 г. Антонеску подписал протокол о присоединении Румынии к Антикоминтерновскому пакту.