Pod koniec grudnia 1980 został powołany na stanowisko trenera i selekcjonera reprezentacji Polski; obowiązki objął 5 stycznia 1981. Zadebiutował 25 marca 1981 w przegranym 2:0 meczu z reprezentacją Rumunii. Ostatecznie uzyskał awans na mistrzostwa świata w Hiszpanii w 1982. W spotkaniu półfinałowym jego zespół przegrał z Włochami 0:2. W meczu o trzecie miejsce Polacy pokonali reprezentację Francji 3:2. Prowadzona przez niego drużyna wywalczyła również awans na mistrzostwa świata w Meksyku w 1986. Na turnieju reprezentacja przegrała w 1/8 finału. Antoni Piechniczek złożył rezygnację w czerwcu 1986. Ponownie objął funkcję selekcjonera reprezentacji w maju 1996. Nie udało mu się doprowadzić zespołu do awansu na mistrzostwa świata we Francji w 1998. Podał się do dymisji 7 czerwca 1997. Pracował również jako selekcjoner reprezentacji Tunezji (brał z nią udział w Letnich Igrzyskach Olimpijskich w Seulu w 1988) oraz Zjednoczonych Emiratów Arabskich.
Działalność zawodowa i polityczna Długoletni działacz Polskiego Związku Piłki Nożnej. W 2004 został członkiem zarządu i wiceprezesem do spraw szkolenia. W latach 2008–2012 pełnił funkcję wiceprezesa PZPN. Zasiadał również w radzie rady nadzorczej Odry Wodzisław Śląski.