Don Antonio Pompili è nato a Roma il 16 ottobre 1974 da Tadini Anna Maria e Leonino.

Dopo la maturità, è entrato, nel settembre del 1993, al Pontificio Seminario Romano Maggiore ove è rimasto fino al 1999. Ha frequentato gli stufi filosofici presso la Pontificia Università Lateranense e quelli teologici presso la Pontificia Università Gregoriana.

Il 25 aprile 1999 è stato ordinato sacerdote per l'imposizione delle mani e la preghiera consacratoria di San Giovanni Paolo II, nella Basilica Vaticana.

Ha esercitato i primi tre anni del suo ministero sacerdotale come Vicario parrocchiale dei Santi Mario e Compagni Martiri alla Romanina, e dal settembre del 2002 ha ricoperto l'incarico di Vicario parrocchiale presso la parrocchia San Pio V all'Aurelio.

Nel frattempo ha continuato gli studi specialistici al Pontificio Istituto Biblico di Roma, conseguendo nel 2003 la Licenza in Scienze Bibliche.

Nel settembre 2009 è stato nominato, dal Cardinale Vicario Agostino Vallini, Vicario parrocchiale di San Martino I Papa, e il 1 dicembre dell'anno successivo Amministratore parrocchiale della stessa parrocchia.
Con decorrenza dal 1 settembre 2011 ne è stato nominato Parroco.