Antonio Gamoneda è nato ad Oviedo il 30 maggio 1931. Suo padre, poeta modernista sulle cui pagine, probabilmente, Gamoneda impara a leggere, muore nel 1932. Nel 1934 si trasferisce a León al quartiere ferroviario di El Crucero con sua madre, la cui presenza è ricorrente in tutta la sua poesia, come ad esempio, quella delle sue mani rifugio di fronte all'alienazione del lavoro, all'orrore e alla miseria di una guerra e un dopoguerra popolati di cadaveri, vivi e morti.
A León continua a risiedere fin da una infanzia macchiata dalla costante convivenza con la povertà, la repressione e la morte. Dopo una brevissima e limitata istruzione accademica e, soprattutto, attraverso letture che "mi si presentano" secondo le parole dello stesso poeta, Gamoneda lavora come commesso in una banca dal 1945 al 1969 mentre assiste, dalla insurrezione immobile di un gruppo di amici, nel contesto della resistenza intellettuale al franchismo, relazione magistrale e germinale di alcune delle sue idee principali, ad una progressiva presa di coscienza, amareggiata dalla scomparsa fisica o morale, di molti di questi amici. In questo periodo duro ma prolifico nascono i suoi primi poemari, (lasciando da parte per il momento la sua opera sulla poetica e critica dell'arte): "La tierra y los labios" (1947-1953), non pubblicato fino alla comparsa del volume "Edad" che raccoglie la sua poesia fino al 1987; "Sublevación inmóvil (1953-1959)" pubblicata a Madrid nel 1960, opera che ottena una nomina al premio Adonais di poesia; "Exentos I (1959-1960)" poesie inedite fino alla pubblicazione di "Edad"; "Blues castellano (1961-1966)", non pubblicato per motivi di censura fino al 1982 e "Exentos II (Pasión de la mirada) (1963-1970)", pubblicato con diverse variazioni a León nel 1979 con il titolo "León de la mirada".
A questa prima tappa segue un silenzio poetico di sette o otto anni, significativamente contrassegnati dalla morte del Dittatore e dall'inizio della cosiddetta "transizione", che secondo le parole del poeta furono anni "di sopraggiunta depressione e la poesia era un amore presente ma impossibile". A questo si deve aggiungere una crisi ideologica, forse più ampia, che si farà sentire nella sua opera seguente Descripción de la mentira, León 1977, un lungo poema che segna la direzione verso una completa maturità poetica. In seguito pubblica "Lápidas" (Madrid, 1987) e "Edad", il volume che raccoglie tutte le sue poesie fino al 1987, riviste dall'autore che gli valse il Premio Nacional de Literatura.
Nel 1992 viene edito il "Libro del frío", che lo consacra come uno dei poeti più importanti in lingua castigliana. Nell'anno 2000 appare la versione definitiva del "Libro del frío", che include "Frío de Límites", opera precedente di una collaborazione con Antoni Tàpies. Precedentemente erano comparsi le poesie di "Mortal 1936", che accompagnavano alcune serigrafie di Juan Barjola sulla mattanza nella plaza de toros di Badajoz durante la Guerra Civile, e non furono pubblicati gli "Exentos III (1993-1997)".
"De un diccionario relativo a la ciencia médica arcaica (1993-1998)" e "Libro de los venenos" (Madrid, 1995) sono opere più atipiche che partono dalla convinzione dell'autore che il linguaggio arcaico si sia "caricato" esteticamente fino a trasformarsi in poesia e rivelano il fascino del poeta per la traduzione del "Dioscórides greco" dovuta ad Andrés Laguna nel secolo XVI e alla sua interpretazione in chiave poetica da parte di Gamoneda.
"Arden las pérdidas" viene pubblicato nel 2003, libro che segna il culmine della maturità iniziata in "Descripción de la mentira", di una poesia "nella prospettiva della morte" in cui le cose perdute (l'infanzia, l'amore, i volti del passato, l'ira...) ardono ancora nel cammino verso la vecchiaia con maggiore lucidità, con maggiore chiarezza, con maggiore freddezza. Seguiranno "Cecilia" (2004) e "Esta luz: poesía reunida: (1947-2004)", (2004).
Dirige la Fundación Sierra-Pambley, creata nel 1887 da Francisco Giner de los Ríos con i principi della Institución Libre de Enseñanza.
Nel 2006 riceve i due premi più prestigiosi per la poesia ispanica: il Premio Reina Sofía e il Premio Cervantes 2006.
Ha partecipato all'edizione del 2001 di "Napolipoesia".