Antoine Dubos étudie le cinéma à La Sorbonne-Nouvelle-Paris3 puis intègre le Master «Documentaire de création» de Lussas (Université de Grenoble) en 2010.
Il réalise son premier documentaire Les étoiles du nord en 2013 où il filme les souvenirs et le deuil d’un sans-abri à Paris. Il réalise ensuite deux films sur la migration : Exils adolescents (2017) au côté de mineurs isolés, et Avec les mots des autres (2020) coproduit avec le CNRS et le Centre Hospitalier du Vinatier où il filme des consultations en santé mentale menées auprès de demandeurs d’asile.
Son dernier documentaire, La cité de l’ordre (2021), joue des limites entre fiction et documentaire en filmant les jeux de rôles que mettent en scène les policiers lors de la formation des gardiens de la paix. Le film est sélectionné aux Etats généraux du documenatire de Lussas et en sélection internationale dans plusieurs festival européens (Festival dei popoli de Florence, Beldocs, Riga International Short Film Festival).
Parallèlement à la réalisation de ses films, Antoine Dubos enseigne le cinéma documentaire à Sciences Po Lyon et intervient régulièrement à La Cinéfabrique, Ecole Nationale Supérieure de Cinéma, et à l'université Lyon2.