Meskipun tekadnya untuk mendisiplinkan tentara dan melayani Republik menarik kekaguman rakyat, sifatnya yang pemarah dan tindakannya yang penuh amarah membuat beberapa orang membencinya, termasuk orang-orang dari Kabinet Aguinaldo. Namun, upaya Luna tidak luput dari pengakuan pada masanya, karena ia dianugerahi Medali Republik Filipina pada tahun 1899. Ia juga merupakan anggota Kongres Malolos. Selain studi militer, Luna juga belajar farmakologi, sastra, dan kimia.
Antonio Luna lahir dalam keluarga yang terpandang. Ayahnya, Joaquín Luna de San Pedro y Posadas, adalah seorang pedagang keliling dari monopoli tembakau pemerintah. Ibunya, Laureana Novicio y Ancheta, adalah keturunan mestizo Spanyol. Antonio adalah anak bungsu dari tujuh bersaudara. Saudara-saudaranya yang lain termasuk Juan, seorang pelukis terkenal yang belajar di Madrid Escuela de Bellas Artes de San Fernando, José, seorang dokter, dan Joaquín, yang berjuang bersama Antonio dalam Perang Filipina-Amerika dan kemudian menjabat sebagai gubernur La Union dan senator.
Pendidikan Antonio dimulai sejak usia 6 tahun di bawah bimbingan seorang guru bernama Maestro Intong. Ia kemudian melanjutkan studinya di Ateneo Municipal de Manila dan meraih gelar Bachelor of Arts pada tahun 1881. Ia juga belajar sastra dan kimia di Universitas Santo Tomas, di mana ia memenangkan hadiah pertama untuk makalah kimia berjudul "Two Fundamental Bodies of Chemistry". Selain itu, ia juga belajar farmasi. Kemampuannya dalam pedang, anggar, dan taktik militer didapat dari studinya di bawah Don Martin Cartagena, seorang mayor dalam Angkatan Darat Spanyol. Selain itu, ia juga menjadi penembak jitu yang handal. Pada tahun 1890, Antonio dikirim oleh orangtuanya ke Spanyol atas undangan kakaknya, Juan. Di sana, ia meraih gelar lisensi (di Universidad de Barcelona) dan gelar doktor (di Universidad Central de Madrid).
Selain sebagai seorang jenderal, Luna juga aktif sebagai peneliti di komunitas ilmiah. Setelah meraih gelar doktor pada tahun 1893, ia menerbitkan sebuah karya ilmiah tentang malaria yang berjudul "On Malarial Pathology" (El Hematozoario del Paludismo), yang mendapat sambutan baik dalam komunitas ilmiah.