Antonio Maria Vegliò ble presteviet den 18. mars 1962. Han tok doktorgrad i kanonisk rett. I 1968 gikk Vegliò inn i Den hellige stols diplomatiske tjeneste. Han tjenestegjorde i de apostoliske nuntiaturer i Storbritannia, Peru, Filippinene og Senegal.
Den 21. oktober 1989 utnevnte Johannes Paul II ham til apostolisk pro-nuntius til Senegal, Kapp Verde, Guinea-Bissau og Mali. I 1994 ble Antonio Maria Vegliò apostolisk nuntius til disse landene.
Den 2. oktober 1997 ble Vegliò apostolisk nuntius til Libanon og Kuwait. Han trakk seg som apostolisk nuntius til Kuwait den 13. desember 1999.
I 2009 arrangerte han det første europeiske møtet for sjelesorg for folk på gata, som narkotikabrukere, gatekvinner, barn og hjemløse.[3] Han har intervenert flere ganger i den offentlige debatt for å støtte rettighetene til migranter, flyktninger, immigranter, fordrevne personer eller andre personer vanskeligstilt på grunn av sin status innen mobilitet. Han uttalte seg mot piratkopiering som han sier infiserer havene, og lanserte en solidaritetskampanje med sjøfolk og deres familier rammet av tsunamien i Japan i 2011.
Med oppløsningen av dette pavelige råd 1. januar 2017 var dette hans verv også avsluttet.
Kardinal
I konsistoriet 18. februar 2012 opptok Benedikt XVI ham som kardinaldiakon med titulærdiakoniet San Cesareo in Palatio i kardinalskollegiet. Antonio Maria Vegliò deltok på konklavet i 2013 som valgte pave Frans. Den 4. mars 2022 ble han utnevnt til kardinalprest av pave Frans mens han beholdt sin titulærdiakonia som titulærkirke pro hac vice.[4]