Антон Самохвалов родился 18 ноября 1986 года в городе Новосибирск. Велоспортом начал заниматься в возрасте 12 лет вместе с братом Самохваловым Дмитрием. На первых соревнованиях первые гонщики обогнали Антона на круг, но дистанцию проехал до конца. Тогда и стал заниматься еще упорнее.
Начинающий спортсмен занимал призовые места и на него обратил внимание тренер из города Омск. Тогда Антон уехал учиться и выступать за Омский «Велоцентр». В следующем сезоне занял призовое место на Чемпионате России на шоссе, а потом состоялась и первая победа на этапе Кубка России.
В 2013, 2014 и 2015 года становился Чемпионом России, серебряным и бронзовым призером национального Чемпионата. Одержал победу на Всероссийских соревнованиях в 2013 году.
Затем Самохвалов тренировался в городе Уфа Республики Башкортостан, выступал на гонках в Италии. Там больших успехов не добился и через два года ушел в команду города Санкт-Петербург. В ней и появились первые успехи на международных гонках призовые места и победы. Впоследствии выступал за французский клуб «Blois CAC 41», команду первого дивизиона. После того, как закрылся клуб, Антон вернулся в Россию.
На родине сначала представлял команду Московского «Динамо», затем стал выступать за команду Самарского Центрального спортивного клуба Военно-воздушных сил России. В ней завоевал серебряную медаль Чемпионата России по сумме горных туров. Позднее занял второе место на ежегодной шоссейной многодневной велогонке «Гран-при Сочи».
Самохвалов получает высшее образование в Кубанского государственном университете физической культуры и спорта. Является мастером спорта России.