Nemesio Antúnez Zañartu nació el 4 de mayo de 1918 en Santiago, Chile.
Estudió arquitectura en la Pontificia Universidad Católica de Chile, donde comenzó a incursionar en la pintura y en la acuarela, siendo alumno de Ignacio Baixas (1904-1956). Tras obtener su título el año 1941, prosiguió su formación en Estados Unidos estudiando un máster en Columbia al adjudicarse la beca Fulbright en 1943. Siendo pintor autodidacta, entre los años 1947 y 1952 se perfeccionó en la técnica del grabado en el taller del maestro William Hayter, un espacio de intercambio artístico donde se relaciona con los principales artistas de la época y llegó a ser jefe de taller.
En los años 40 comenzó a exponer tanto en Chile como en Estados Unidos y durante la década siguiente su trabajo será exhibido en distintas ciudades de Europa y América, destacando su participación en tres versiones de la Bienal de Sao Paulo (1955, 1957 y 1959). La circulación nacional e internacional de su obra se intensificará en años posteriores, a lo que se sumará la adjudicación de los dos Premios del Círculo de Críticos de Arte de Chile (1956 y 1988), el Wolf al Mejor Pintor Latinoamericano en la V Bienal de Sao Paulo (1957) y la Condecoración al Mérito Docente y Cultural Gabriela Mistral (1993).
El desarrollo artístico de Antúnez incluyó la creación de óleos, acuarelas, dibujos y, en gran medida, grabados en los que experimentó con diversas técnicas. Además incursionó en la pintura mural, realizando obras en Chile y en el extranjero; en el contexto nacional, cuatro de sus murales fueron declarados monumentos históricos en 2011: Quinchamalí (1958), Terremoto (1958), Sol (1961) y Luna(c.1961). En su vasta producción, el artista transitó entre la figuración y la abstracción, configurando imágenes que presentan elementos cotidianos (como camas, ventanas y mesas), escenas de baile, paisajes y elementos que refieren a tradiciones de Chile (destacan las cerámicas de Quinchamalí), entre otras temáticas. Algunas de sus obras resaltan por el movimiento sinuoso en su composición.
En 1956, y tras regresar de una estancia en París, fundó el Taller 99 en Santiago, espacio que se convirtió en una de las más relevantes instancias para la instrucción y práctica del grabado en Chile. Por otra parte, a comienzos de los años 60, Antúnez fue nombrado director del Museo de Arte Contemporáneo de la Universidad de Chile, donde organizó varios concursos y la emblemática Primera Bienal Americana de Grabado (1963). Dejó la dirección de la entidad en 1964 cuando fue nombrado Agregado Cultural de Chile en Nueva York. Entre otras actividades, condujo el programa radial de entrevistas Arte desde Nueva York y formó el Theatre of Latin America (T.O.L.A.) Regresó a Chile en 1969 para hacerse cargo del Museo Nacional de Bellas Artes (MNBA) en Santiago, primer periodo al frente de la institución en el cual se remodeló el edificio y se construyó la sala Matta. Además, realizó el programa televisivo Ojo con el arte de Canal 13 y la última Bienal Americana de Grabado (1970).
Tras el golpe de estado, renunció al cargo de director del MNBA, dejó el país y se exilió en Europa, allí residió primero en España y luego en Londres, donde impartió clases en el Royal College of Art. El artista regresó a Chile en 1984, al año siguiente refundó el Taller 99 y en 1990, tras la restauración de la democracia institucional, fue nombrado por segunda ocasión director del Museo Nacional de Bellas Artes, asimismo, reeditó con gran éxito dos temporadas del programa de televisión que había ideado en la década de los 70, las que se emitieron por Televisión Nacional de Chile.
Nemesio Antúnez murió el 19 de mayo de 1993 en Santiago, Chile.