Historien et critique de cinéma, notamment aux Cahiers du cinéma, dont il a été rédacteur en chef (1997-1999), puis à Libération, dont il a dirigé les pages culturelles (2001-2006), Antoine de Baecque s'intéresse plus particulièrement à la Nouvelle Vague. Il a signé des biographies de François Truffaut (Gallimard, 1996, avec Serge Toubiana), de Jean-Luc Godard (Grasset, 2010), d'Eric Rohmer (Stock, 2014, avec Noël Herpe) et deux essais de référence, La Nouvelle Vague, portrait d'une jeunesse (Flammarion, 1999, réed. 2008), et L'Histoire-caméra (Gallimard, 2008). Il a consacré des ouvrages à Tim Burton, Manoel de Oliveira, Andreï Tarkovski, Maurice Pialat, Jean Eustache, et dirigé le Dictionnaire de la pensée du cinéma (PUF, 2012, avec Philippe Chevallier).
Comme historien, il travaille sur la culture d'Ancien régime et de la Révolution, signant une trilogie des humeurs révolutionnaires : Le Corps de l'histoire (Calmann-Lévy, 1993) sur l'usage des métaphores corporelles politiques, La Gloire et l'effroi (Grasset, 1996) sur la présence des cadavres pendant la Terreur, Les Eclats du rire (Calmann-Lévy, 2000) sur la culture des rieurs. Il vient de publier deux essais historiques : sur l'amitié dans l'histoire, Histoires d'amitiés (Payot, 2014), sur les différentes sensibilités à la souffrance, Douleur(s). Faire de l'histoire au milieu d'atroces souffrances (Alma, 2015).
Longtemps, la randonnée et la montagne ont été pour Antoine de Baecque un jardin secret ardemment cultivé. Puis, il vient de consacrer plusieurs ouvrages à la marche. La Traversée des Alpes. Essai d'histoire marchée, chez Gallimard ("Bibliothèque des histoires", 2014), où il étudie le sentier GR 5 qui mène du Lac Léman à Nice, a reçu le prix Ptolémée du Festival international de Géographie de Saint-Dié et le prix Augustin Thierry des Rendez-vous de l'Histoire de Blois. Chez Payot, en 2013, est paru (préfacé et édité) L'Art de marcher, bréviaire Belle Epoque du "roi des marcheurs", Yves Gallot. L'anthologie Les Ecrivains randonneurs, chez Omnibus (2013), a séduit bien des marcheurs qui cherchent une inspiration littéraire à leur passion. Sur France Culture, durant l'été 2014, Antoine de Baecque a consacré une série de huit émissions à cette histoire pédestre, intitulée Marcher. Une histoire des chemins, dont la publication, augmentée en une première "Histoire de la marche" en France est prévu chez Perrin pour septembre 2015.
Antoine de Baecque est professeur d'histoire et d'esthétique du cinéma à l'Ecole normale supérieure de la rue d'Ulm.
