25 maja 1982 został mianowany biskupem diecezjalnym Gubbio. Święcenia biskupie udzielił mu Decio Lucio Grandoni (biskup Orvieto i Todi) 29 sierpnia 1982. W październiku 1988 Antonelli został promowany na arcybiskupa Perugii; w maju 1995, obejmując funkcję sekretarza generalnego Konferencji Episkopatu Włoch, zrezygnował z rządów w archidiecezji. 21 marca 2001 przeszedł na stolicę metropolitalną Florencja. W październiku 1999 brał udział w obradach II sesji specjalnej Światowego Synodu Biskupów, poświęconej Kościołowi w Europie.
21 października 2003 Jan Paweł II wyniósł go do godności kardynalskiej, nadając tytuł prezbitera S. Andrea delle Fratte.
7 czerwca 2008 papież Benedykt XVI mianował kardynała Antonellego przewodniczącym Papieskiej Rady ds. Rodziny. 26 czerwca 2012 papież przyjął jego rezygnację z pełnionego urzędu, złożoną ze względu na wiek.
Uczestnik konklawe 2005 i konklawe 2013 roku. 18 listopada 2016 roku ukończył 80 lat i stracił prawo do udziału w konklawe.
Linki zewnętrzne
Kategoria:Włoscy kardynałowie XXI wieku Kategoria:Kardynałowie z nominacji Jana Pawła II Kategoria:Absolwenci i studenci Uniwersytetu w Perugii Kategoria:Urodzeni w 1936