Dopo aver ottenuto la laurea in utroque iure presso l'Università di Milano il 10 febbraio 1733, venne ordinato sacerdote il 22 settembre 1736 iniziando una lunga e fruttuosa carriera ecclesiastica.
Venne quindi nominato protonotario apostolico partecipante e quindi decano di questo stesso gruppo. Nominato segretario della Sacra Congregazione per le Indulgenze e le Sacre Reliquie, divenne precettore dell'arcispedale di Santo Spirito in Sassia, a Roma. Successivamente divenne referendario del Supremo Tribunale della Segnatura Apostolica e ottenne la carica di protonotario onorario e maestro di camera di Sua Santità.
Creato cardinale presbitero nel concistoro del 24 settembre 1759, ottenne in contemporanea il titolo di arcivescovo titolare di Nicea e dal 28 settembre di quell'anno divenne vicario generale di Sua Santità per Roma e per il suo distretto. Il 14 ottobre 1759 ottenne inoltre la consacrazione vescovile nella chiesa di San Tommaso di Castel Gandolfo, per le mani di papa Clemente XIII co-consacranti i cardinali Camillo Paolucci, vescovo di Frascati, e Carlo Alberto Guidobono Cavalchini, vescovo di Albano. Nella stessa cerimonia venne consacrato anche Ludovico Valenti, vescovo di Rimini, futuro cardinale. Il 19 novembre 1759 Antonio Maria Erba Odescalchi ricevette la berretta cardinalizia ed il titolo di San Marcello.