Estudió Filosofía y Teología en el Seminario de Ourense. En 1901 se ordenó sacerdote y posteriormente amplió estudios en las Universidades de Santiago y Madrid.En 1920 fue elegido miembro de la Real Academia Gallega. Posteriormente se exilia y viaja a Cuba. Cuando estalla la Guerra Civil, su casa es saqueada y su importante biblioteca corre un gran peligro. Al final vuelve a Galicia y se queda en Ourense. En 1956, ya anciano, abandona Ourense y se traslada a Santiago. Posteriormente vuelve a Madrid, donde pasa los últimos años de su vida.
Por lo que a su actividad poética se refiere, escribió en gallego los poemas O mosteiro de San Esteban de Ribas de Sil (1903) y O Pazo (1907). En 1911 publica el libro de poemas Nido de áspides. Después de dedicarse durante unos años a ensayos y relatos, escribe en 1917 dos nuevos poemas en gallego, titulados O vento y Nome-Numen. En 1931 publica un nuevo libro de poemas titulado El crisol del alquimista. En 1948 escribe Never More, Cantar d'Amigo y Sonata de primaveira.Como autor teatral, Antonio Rey Soto escribió Amor que vence al amor y Cuento del Lar.En cuanto a narrativa, publica en 1915 una serie de relatos titulada Remansos de paz, campos de guerra y un ensayo sobre el Quijote en 1916. En 1918 publica la novela La loba.Durante su etapa en América, escribe crónicas en El Mundo bajo el título general "El gorro de dormir" y publica Los surcos de España, Los gallegos en Guatemala, La copa de cuasia y Estampas guatemaltecas. Colaboró, además, en El Imparcial de Guatemala. Antonio Rey Soto colaboró en distintos periódicos como O tío Marcos da Portela de Lamas Carvajal, La Tribuna y El Liberal.Su personalidad polifacética hizo que publicase también dos importantes obras de investigación: Galicia en el tricentenario de Lope de Vega y Galicia venera y venero de España. Además, tradujo al gallego unos breves poemas de Byron bajo el título A máis funesta saeta e imprime en gallego una de las primeras versiones de un fragmento satírico de Horacio: Escola de larpeiros.