Resse l'Arcivescovado di Fermo in due periodi piuttosto turbolenti. Arrivò in città nel dicembre del 1374, nominato da papa Gregorio XI, probabilmente originario di Viterbo, dove risiedeva nella sua sfarzosa villa di famiglia. Antonio, laureato in Legge a Roma, non era ancora preparato in maniera appropriata alla materia teologica, infatti al momento della nomina non aveva ricevuto ancora l'investitura sacramentale, ma solo quella di chierico. Dopo solo pochi mesi Fermo cadde sotto il giogo tirannico di Rinaldo da Monteverde, signore della guerra, che ne divenne padrone assoluto per alcuni anni, macchiandosi in seguito di atroci atti. La città si trovò in balia del Monteverde e il De Vetulis, dopo essersi reso conto della precaria situazione, prese una decisione drastica: si allontanò volontariamente per tre anni da Fermo. Vi tornò nel 1377, per volontà di papa Gregorio XI, che intimò ai centri vicini di agevolare in tutti i modi il Vescovo, pena pesanti sanzioni. I beni ecclesiastici infatti erano in larga parte finiti nelle mani dei seguaci di Rinaldo. Nel 1378 Antonio si recò a Roma per partecipare al conclave che sancirà l'elezione al soglio di Pietro del nuovo pontefice Urbano VI. La situazione intento a Fermo era in pieno fermento: il regime tirannico di Rinaldo era alla fine e nell'agosto del 1379 si diede alla fuga. Nelle settimane successive le nuove autorità decisero di inviare una delegazione a Roma a trattare con Urbano VI il ritorno all'interno dello stato della chiesa, ne faceva parte anche il De Vetulis, che riconobbe l'autorità del pontefice. Ma tra il 1380 e gli anni seguenti vi furono delle alterne vicende politico-religiose che portarono Antonio a schierarsi con l'antipapa Clemente VII, recandosi anche al Conciliabolo Sarmaticense, nel quale venne confermata la carica. Questo gesto scatenò le ire di Urbano VI: temendo il peggio il De Vetulis si rifugiò nel castello di Montottone; gli fu intimato di recarsi a Roma, ma rimandò sempre accampando scuse. Dopo settimane di trattative fu inviata un'ambasceria di nobili fermani, ma servì a poco. Il papa non desisteva e ordinò alle autorità fermane di assediare il castello: la prima carica andò a vuoto (anche Antonio partecipò alle operazioni di difesa), ma al secondo tentativo vi fu la capitolazione. Riuscendo incredibilmente a fuggire, probabilmente grazie a un passaggio segreto, il De Vetulis fece perdere le sue tracce per circa cinque anni, ma la sorte aveva in serbo per lui altre sorprese: nel 1389 moriva Urbano VI; gli successe Bonifacio IX che lo fece emergere dalla clandestinità, nominandolo di nuovo alla guida vescovile di Fermo, dove nel 1390 ricevette per la seconda volta la carica. Vi furono festeggiamenti sia in città che a Montottone, nel 1392 fu nominato Rettore della Marca, divenne un abile diplomatico risolvendo controverse delicate per la chiesa, come a Perugia nel 1393, e ad Ascoli nel 1395; fu attivo negli anni successivi in altre località dello stato della chiesa. Bonifacio IX per questi meriti lo ricompensò con titoli e rendite, che amministrò con saggezza e generosità. Il popolo di Fermo, per questi gesti, omaggiò Antonio De Vetulis con un attestato in pietra che ancora oggi è ben visibile nella parete esterna del palazzo arcivescovile. Morì a Roma nel 1405; i suoi resti sono ancora conservati nella Basilica a Fermo.