Su educación secundaria la realizó en el convento de San Agustín de Huaraz y en el colegio de Nuestra Señora de Guadalupe en Lima.

Después, en la Universidad Mayor de San Marcos, recibió Medalla de Oro al graduarse en Ciencias Matemáticas en el año 1906. Se especializó en el Instituto Electrotécnico de la Universidad de Grenoble en Francia, donde siguió la carrera de Ingeniería Eléctrica.

Entre otros, a este sabio se le debe la concepción de trascendentales proyectos como las centrales hidroeléctricas del Cañón del Pato, Machu Picchu y el oleoducto Bayóvar, pero su obra cumbre es el complejo hidroenergético del Mantaro, donde se ubica la central hidroeléctrica más grande del Perú, la cual lleva su nombre.

Santiago Antúnez de Mayolo fue un hombre de conocimientos universales. En 1965 recibió la condecoración de la Orden del Mérito Industrial en el grado de Comendador en reconocimiento a sus aportes en el campo de la electricidad.

Antúnez de Mayolo murió en Lima, el 20 de abril de 1967.