Nel 1930 si iscrive alla Facoltà di Lettere e filosofia dell'Università Statale di Milano, dove stringe nuove e salde amicizie: conosce e frequenta Vittorio Sereni, suo amico fraterno, Enzo Paci, Luciano Anceschi, Remo Cantoni, Dino Formaggio. Ha modo di studiare con docenti di grande prestigio, in un ambiente intellettuale aperto alla più moderna cultura europea filosofica: segue le lezioni di Giuseppe Antonio Borgese, del germanista Vincenzo Errante e del docente di estetica Antonio Banfi, probabilmente il più aperto e moderno docente universitario italiano del tempo, con cui sceglie di laurearsi, nel 1935, discutendo una tesi sulla formazione letteraria di Gustave Flaubert.
Costante è in Antonia l'amore per la montagna, coltivato fin dal 1918, quando ha iniziato a trascorrere le vacanze a Pasturo, paesino ai piedi della Grigna, in Valsassina (Lecco), dove la famiglia possiede una casa settecentesca e che rappresenta per la giovane il luogo prediletto di studio e di rifugio interiore: le emozioni sperimentate durante le molte e lunghe passeggiate - e anche in qualche scalata - a contatto con la natura si traducono spesso in poesia o in pagine di prosa tra le più rappresentative.
Antonia tiene un diario e scrive lettere, a familiari, amici, al Cervi e molte indirizzate all'amata nonna 'Nena', con la quale ha fin da bambina un rapporto di tenerissimo affetto e di profonda intesa. Da questi scritti emergono i suoi tanti interessi culturali, indice di una intelligenza vivace ed anticonformista.
Coltiva la fotografia, per la quale dimostra una felice sensibilità, ama le lunghe escursioni in bicicletta, progetta un romanzo storico, studia il tedesco, il francese e l'inglese, viaggia in Italia, Francia, Austria, Germania e Inghilterra.
A partire dalla metà circa degli anni Trenta, Antonia Pozzi comincia a frequentare, con Vittorio Sereni, Dino Formaggio e altri amici, le periferie milanesi, dove entra in contatto con una realtà di miseria che suscita in lei una profonda commozione e condivisione e la porta a dedicarsi al volontariato, presso la Casa degli Sfrattati, in via dei Cinquecento a Milano. Non resta neppure insensibile al cupo clima politico italiano ed europeo, in particolare quando le leggi razziali del 1938 colpiscono alcuni dei suoi amici più stretti, i fratelli Paolo e Piero Treves. Queste nuove esperienze consentono un ampliamento di orizzonte della sua poetica alla concreta realtà storica del suo tempo, arrivando ad assumere, accanto a toni lirici, accenti di denuncia sociale.
Dal 1937 insegna materie letterarie presso l'Istituto Schiaparelli di Milano, impegno che forse rappresenta anche un tentativo di ricostruzione di sé e di emancipazione dai genitori.
Provata dalle vicende personali, che hanno un effetto indelebile sul suo animo estremamente sensibile - la mancanza di una serena stabilità affettiva, la pesantezza dei rapporti familiari, forse anche la sottovalutazione della sua poesia nell'ambiente culturale di riferimento e l'impossibilità di una piena affermazione di sé al di là delle convenzioni sociali e, infine, l'incupimento dell'atmosfera politica - si suicida nel dicembre 1938, a ventisei anni, presso l'abbazia di Chiaravalle. E' sepolta nel cimitero di Pasturo.
Tutte le opere di Antonia Pozzi sono state pubblicate postume. Le poesie, accolte benevolmente ma non oggetto di particolare considerazione in vita della poetessa e comunque limitate ad una diffusione circoscritta alla stretta cerchia degli amici, devono la loro rivalutazione e una considerazione propriamente letteraria al giudizio espresso da Eugenio Montale (in un articolo su "Il Mondo", 1945), il quale scrisse la prefazione alla raccolta delle liriche (Parole, Milano, Mondadori, 1964, IV ed.). Solo alla fine degli anni Ottanta si ha, però, una progressiva riscoperta di Antonia Pozzi, anche grazie alla pubblicazione sia delle poesie già conosciute riportate alla loro lezione originale sia degli inediti. Nelle edizioni più recenti è stata ricostruita la genesi dei componimenti.