W 2003 Antoine Walker opuścił Celtów dołączając do zespołu Dallas Mavericks. Jednakże, z powodu dużej liczby gwiazd w zespole, koszykarz dużą ilość czasu spędził na ławce rezerwowych.
W następnym sezonie przeszedł do drużyny Atlanta Hawks, w której spędził tylko połowę sezonu, po czym wrócił do Celtów. Wraz z Garym Paytonem doprowadził swój klub do play-offów. Jednakże zespół został wyeliminowany w pierwszej rundzie przez Indiana Pacers, a kontrakt Walkera nie został odnowiony.
W 2006 Walker podpisał kontrakt z Miami Heat, z którymi zdobył tytuł mistrza NBA. 24 października 2007 roku, w wyniku wymiany między drużyną z Miami a Minnesota Timberwolves, 31-letni Antoine Walker został wymieniony za Ricky Davisa. Powodem wymiany było zdenerwowanie trenera Pata Riley'a spowodowane 10-kilgramową nadwagą oraz słabą motywacją do gry zawodnika na początku każdego sezonu.
27 czerwca 2008, Walker został przeniesiony do Memphis Grizzlies. Po występach w zaledwie dwóch meczach przedsezonowych i pozostawaniu na liście graczy nieaktywnych przez pierwsze miesiące sezonu, 19 grudnia 2008, Grizzlies wykupili jego kontrakt.
W lutym 2010 podpisał kontrakt z drużyną z ligi portorykańskiej, Guaynabo Mets.