W latach 1935–1939 uczestniczyła w pracach terenowych zespołu Zakładu Mineralogii i Petrografii USB, który przygotowywał przeglądową mapę petrograficzną Wileńszczyzny z uwzględnieniem problematyki rozmieszczenia surowców mineralnych. W 1939 na podstawie monografii „Zarys petrografii moren Wileńszczyzny” uzyskała stopień doktora nauk ścisłych w zakresie petrografii i geologii. Po zajęciu Wilna przez Armię Czerwoną zaangażowała się w tworzenie Litewskiego Oddziału Komitetu do Spraw Geologii przy Radzie Komisarzy Ludowych ZSRR, prace te przerwała okupacja hitlerowska, ale kontynuowano je po ponownym zajęciu Litwy przez Rosjan.
W lipcu 1945 została repatriowana do Polski i zamieszkała w Warszawie, początkowo powierzono jej stanowisko zastępcy Dyrektora Departamentu Administracji Terenowej, a następnie była zastępcą Dyrektora Departamentu Artykułów Przemysłowych i Polityki Rozdzielnictwa w Ministerstwie Aprowizacji i Handlu. W 1947 została Naczelnikiem Wydziału Studiów Przyrodniczych w Ministerstwie Oświaty, w czerwcu tego samego roku Antoninę Halicką powołano na stanowisko wicedyrektora Muzeum Ziemi w organizacji60 lat Muzeum Ziemi, Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego 13 grudnia 2008. 9 czerwca 1948 utworzono muzeum jako instytucję państwową, w 1950 zastąpiła na stanowisku dyrektora profesora Stanisława Małkowskiego.