Na Stadio Carlo Castellani Antonini trafił latem 2007 i tam także udało mu się przebić do wyjściowej jedenastki. W Empoli włoski piłkarz zadebiutował w rozgrywkach Pucharu UEFA, a w sezonie 2007/2008 rozegrał w lidze 32 pojedynki. Empoli spadło jednak do Serie B, a 9 czerwca 2008 Antonini powrócił do Milanu. W zespole Carlo Ancelottiego Włoch pełnił początkowo rolę rezerwowego, jednak w miarę regularnie dostawał szanse gry na pozycji lewego obrońcy.
Przed rozpoczęciem sezonu 2009/2010 nowym trenerem Milanu został Leonardo. Antonini początkowo występował w wyjściowym składzie w zastępstwie za kontuzjowanego Marka Jankulovskiego, jednak po powrocie Czecha do pełnej sprawności Antonini pozostał podstawowym graczem swojego klubu. 15 maja, w wygranym 3:0 ostatnim meczu sezonu z Juventusem, Antonini strzelił swoją pierwszą w karierze bramkę dla Milanu. Od początku sezonu 2010/2011, kiedy to trenerem Milanu był już Massimiliano Allegri, Antonini był podstawowym lewym obrońcą swojego klubu.
W sierpniu 2013 podpisał kontrakt z klubem Genoa CFC.