Nació en Lucena hacia 1563. Su padre fue nombrado jurado de la ciudad de Antequera, adonde a los pocos años de nacer Antonio se trasladó con toda su familia. Como había demostrado desde niño grandes disposiciones para la pintura, su padre envió a Antonio Mohedano a Córdoba para formarse al lado de Pablo de Céspedes, quien recién llegado de Roma y después de tomar posesión de su prebenda en la catedral, estableció una escuela de pintura. El primer discípulo que recibió fue Antonio Mohedano de la Gutierra. Hacia 1582 vuelve Céspedes a Roma, donde permanecerá tres años, encargado de la dirección del taller a su amigo del pintor César Arbasia, que había venido con él de tierras italianas.
   
A su vuelta de Roma en 1585, Céspedes comprobó que sus discípulos habían adelantado con provecho, sobre todo Antonio Mohedano, que se había convertido en Córdoba en un pintor de prestigio, contribuyendo a la decoración de la nave de la capilla del Sagrario de la Catedral junto a César Arbasia, aprendiendo la técnica de la pintura al fresco, con la que realizó un apostolado para la iglesia conventual de Santa Ana, de Lucena, que desapareció en 1940, aproximadamente.

Pablo de Céspedes puso en contacto a Mohedano con la escuela sevillana y, sobre todo, con Francisco Pacheco, suegro de Velázquez y gran amigo del maestro cordobés. El pintor lucentino frecuentó el taller de Pacheco, comenzando a recibir encargos importantes en Sevilla: claustro grande del convento de San Francisco; pinturas del salón grande de actos públicos del palacio arzobispal, ambiciosa decoración compuesta de veinticuatro lienzos, además de otras obras, resueltas todas con influencias estéticas de Céspedes y Arbasia, aunque adaptó a su repertorio las influencias venecianas, boloñesas y lombardas. A pesar de esta gran labor en Sevilla y en alguna localidad próxima, como Utrera, Mohedano reparte sus quehaceres con Antequera, donde se convierte en el pintor oficial de varias iglesias de la ciudad, como la colegiata, el convento de Capuchinos y la iglesia de San Juan. Alrededor del año 1620 se afinca definitivamente en Antequera, aquejado siempre por enfermedades. Falleció el 14 de Agosto de 1625. Desaparecía un gran creador, el discípulo más importante de Pablo de Céspedes, quien al morir en 1608 había dejado las semillas de su arte, introductor del manierismo renacentista italiano en tierras andaluzas, en manos de Antonio Mohedano. Como su maestro, fue también notable poeta creador de bellos sonetos.