Війну зустрів лейтенантом на західному кордоні в районі Тернополя командиром розвідувального броневзводу 37-ї танкової дивізії. Воював на Курській дузі, брав участь у Нижньосілезькій операції.

В боях за взяття Берлина відзначився 3-й мотострілковий батальйон 70-ї Червонопрапорної ордена Суворова Проскурівської механізованої бригади. Командир батальйону капітан Антон Мачуленко вміло організував вуличні бої у німецькій столиці з 22 квітня по 2 травня 1945 року.

Радянські воїни тоді знищили до 170 та взяли у полон більш як 400 ворожих солдатів та офіцерів, захопили 30 автомашин, біля 40 ручних кулеметів, 8 гармат, 4 склади з боєприпасами, підбили 4 танки. Командир батальйону показав приклад мужності та відваги своїм підлеглим.

Указом Президії Верховної Ради СРСР від 27 червня 1945 року за показове виконання бойових завдань командування на фронті боротьби з німецько-фашистськими загарбниками та проявлені мужність та героїзм капітану Антону Мачуленку присвоєно звання Героя Радянського Союзу.