Zasięg występowania Petrel antylski zamieszkuje Morze Karaibskie i zachodnią część Oceanu Atlantyckiego. Gniazduje na wyspie Haiti – w południowo-zachodniej i południowo-wschodniej części państwa Haiti (obejmującego zachodnią część wyspy) oraz w południowo-zachodniej Dominikanie. Możliwe, że gniazduje też na Dominice i na Kubie, gdyż ptaki te były tam obserwowane w sezonie lęgowym, jednak ostatnie potwierdzone gniazdowanie na Martynice miało miejsce w 1862 roku, a na Kubie do tej pory (2018) brak jest potwierdzonych lęgów. Dawniej petrel antylski gniazdował także na Martynice i Gwadelupie, ale co najmniej od 1900 roku brak jest potwierdzonych stwierdzeń.
Ekologia gatunku Okres lęgowy rozpoczyna w grudniu. Gniazduje na klifach skalnych, w koloniach. Według badań prowadzonych w latach 2011 i 2012 sukces lęgowy wynosi 76,67% (zbadano wtedy 30 gniazd). Żeruje zazwyczaj nocą, o świcie lub zmierzchu. Pożywienie stanowią ryby, skorupiaki, kałamarnice oraz gronorosty (Sargassum).