Родился в селе Ломово Корочанского района Белгородской области в крестьянской семье. Окончил семилетнюю школу. С 1927 года работал забойщиком на шахте в Луганской области. В 1930 году был призван в Красную Армию, где прослужил 26 лет, пройдя путь от рядового до полковника. В 1939 году за участие в боях на реке Халхин-Гол получил первую награду – орден Красного Знамени. В 1940 году участвовал в боях с белофинами.
В Великой Отечественной войне с 1941 года. С августа по сентябрь 1941 года принимал участие в Иранской операции. С ноября 1941 года сражался на Южном, Юго-Западном, Сталинградском, Воронежском и 1-ом Прибалтийском фронтах.
Летом 1943 года, командуя 75-м мотоциклетным разведывательным батальоном 29-го танкового корпуса, участвовал в легендарном Прохоровском танковом сражении. В июле 1943 года в ходе наступательной операции его батальон освободил родное село Ломово. Затем было освобождение Белгорода, Харькова, городов и сёл Полтавской и Днепропетровской областей. За мужество и героизм, проявленные в Курской битве, капитан Кузьма Антоненко был награждён орденом Красной Звезды.
В 1944 году 1-й отдельный гвардейский мотоциклетный полк 5-й гвардейской танковой армии, в котором гвардии майор К.П.Антоненко был заместителем командира, освобождал Прибалтику. Перед командованием полка была поставлена боевая задача: действуя двумя разведгруппами впереди наступающих танковых соединений, прорвать оборону противника. Майор Антоненко, возглавив усиленную группу в составе четырёх полубронемашин, двух самоходных установок и девяти мотоциклов с разведывательной группой, 7 октября 1944 года проник в тыл врага и после выполнения задания возвратился без потерь. 10 октября 1944 года разведгруппа во главе с Антоненко вновь прорвалась в тыл противника. Переправившись через реку Миния и выведя из строя железнодорожную магистраль Кретинген — Мемель, советские воины устремились к литовском городу Паланга, достигли его окраин и первыми вышли к Балтийскому морю.
За умелое командование разведгруппой, решительность действий и проявленный героизм гвардии майору Антоненко Кузьме Прокофьевичу Указом Президиума Верховного Совета СССР от 24 марта 1945 года присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».
После войны Антоненко К.П. продолжал службу в Вооружённых Силах СССР в должности командира 33-го отдельного мотоциклетного батальона 129-й Тихоокеанской мотострелковой дивизии. В 1953 году он окончил Высшую бронетанковую школу. С 1956 года полковник Антоненко К.П. — в запасе. Жил на Украине в городе Кировограде. Скончался 30 декабря 1993 года.
Он награжден орденом Ленина, двумя орденами Красного Знамени, двумя орденами Красной Звезды, медалями.
Бюст Героя Советского Союза Антоненко Кузьмы Прокофьевича установлен в Центральном парке на аллее Героев в городе Короча Белгородской области.