Va néixer a València el 1657, fill de Joan Margil i Esperança Ros, i fou batejat amb el nom d'Agapit a la parròquia de Sant Joan del Mercat, avui la dels Sants Joans. Als 18 anys va ingressar a l'orde dels Franciscans Descalços, on va fer professió l'any següent, adoptant el nom d'Antoni de Jesús. Ordenat sacerdot en 1682, va viure als convents d'Onda i Dénia. El març de 1683 va marxar cap a Amèrica per ésser-hi missioner.
Va predicar i evangelitzar la zona compresa entre Louisiana i Panamà, amb 40.000 conversions entre els indígenes. Va començar predicant a Querétaro (Mèxic), on arribaren el 13 d'agost de 1683 i prengueren possessió del convent de Santa Cruz. i des d'allí, amb els seus companys Antonio Linaz i Melchor López, va recórrer en deu anys Guatemala, Hondures, Nicaragua i Costa Rica, entre 1684 i 1688, Talamanca (Costa Rica, 1688-1691 i 1705-1707) i Verapaz (Guatemala, 1691-1696). Sempre viatjava a peu i duia una vida austera i de penitència; era molt devot de la Mare de Déu i de la Passió de Crist, popularitzant aquestes devocions. Feia servir la música per apropar-se als indígenes, cantant i ensenyant a cantar salms i lloances a Déu. En 1696 va ésser nomenat superior del col·legi de Querétaro, i en 1701 va fundar un col·legi a Guatemala, el del Crist Crucificat; en 1706 va fundar el de Nuestra Señora de Guadalupe de Zacatecas, i en 1717, les missions de Dolores i Adaes i fins a trenta missions arreu de Centreamèrica. A partir de 1711 va començar a predicar en Masyarit, Coahuila i Nuevo León (1712-1716) i Texas (1722), passant-hi altres deu anys.
Va escriure un diccionari de moltes de les llengües indígenes que havia après. Fou notari apostòlic, comissari del Sant Ofici i prefecte de Propaganda Fide a les Índies Occidentals. Els últims anys els passà als col·legis de Querétaro i Zacatecas. Emmalaltí i, portat a la ciutat de Mèxic, va morir el 6 d'agost de 1726 al convent de San Francisco.
Veneració
Les seves restes van ésser traslladades en 1778 a la capella de Nuestra Señora de la Macana, al mateix convent; en 1836 estigueren un temps a l'església de la Puríssima, a Mèxic i, finalment, foren instal·lades a la Catedral de Mèxic el 2 d'abril de 1861.
Va obrir-se la causa de beatificació el 19 de juliol de 1769; el 31 de juliol de 1836 Gregori XVI el va proclamar venerable.