אנטוניוני שיחק במירב הקריירה שלו במדי פיורנטינה. הוא נחשב לאחד מגדולי שחקני הקבוצה בכל הזמנים, ומחזיק בתואר שיאן ההופעות במדי הקבוצה בכל הזמנים. הוא ייצג את נבחרת איטליה 73 פעמים, כולל בשני טורנירי מונדיאל, וזכה עימה בתואר אלופת העולם במונדיאל 1982.
קריירת משחק
אנטוניוני החל את הקריירה בקבוצת אסטי מהליגה הרביעית באיטליה כשהיה בן 16 בלבד. המודל לחיקוי שלו היה ג'אני ריברה, קשרה הבינלאומי של מילאן. שנתיים אחר כך, החתים אותו המאמןנילס לידהולם בפיורנטינה, שם השתלב בהרכב כבר בעונתו הראשונה.
אנטוניוני ערך את הופעת הבכורה שלו ב-15 באוקטובר1972, בניצחון החוץ 2-1 על הלאס ורונה, ועד מהרה התפתח להיות המנהיג של הקבוצה, שהתאפיינה אז במספר רב של שחקנים צעירים. ב-1975 הוביל את קבוצתו לזכייה בקופה איטליה, לאחר ניצחון 3-2 בגמר על מילאן. שנה אחר כך, בגיל 22 בלבד, כבר היה אנטוניוני לקפטן הקבוצה, תפקיד אותו מילא במשך 12 שנים עד שעזב את הקבוצה.
בעונת 1981/1982 הייתה קרובה פיורנטינה לזכייה באליפות איטליה, אותה הפסידה במחזור האחרון בהפרש של נקודה אחת ליובנטוס. בשלביה המוקדמים של העונה, ב-22 בנובמבר1981, נפצע אנטוניוני כשהתנגש בשוער קבוצת גנואה, וסבל משבר בגולגולת, שהציב את חייו בסכנה.
שלוש שנים אחר כך, ב-12 בפברואר1984, שוב נפצע אנטוניוני בתיקול עם שחקן סמפדוריה, שגרם לו לשבר בשוקית. אנטוניוני לא חזר לשחק באותה עונה, והחמיץ גם את כל עונת 1984/1985. בעונת 1986/1987 הובילו אנטוניוני והחלוץרמון דיאס את פיורנטינה להישארות בליגה, לאחר שסיימה במקום העשירי, ארבע נקודות בלבד מהקו האדום. בסיום העונה, עזב אנטוניוני את פיורנטינה והצטרף ללוזאן מליגת העל השווייצרית. אנטוניוני רשם 341 הופעות בסרייה א' במדי פיורנטינה, יותר מכל שחקן אחר בהיסטוריה. בסך הכל רשם במדי הקבוצה 429 הופעות בכל המסגרות, והוא המוביל גם בקטגוריה זו. 61 שערי הליגה שכבש במדי פיורנטינה מציבים אותו במקום החמישי בטבלת מלך שערי הליגה של הקבוצה בכל הזמנים. בסך הכל הוא כבש 72 שערים במדי הקבוצה, והוא ממוקם במקום הרביעי בטבלת מלך שערי הקבוצה בכל הזמנים.
לאחר שתי עונות בלוזאן, בהן לא זכה להישגים משמעותיים, הודיע אנטוניוני ב-25 באפריל1989 על פרישה מכדורגל. לאחר פרישתו נערך לו משחק פרידה באצטדיונה של פיורנטינה, סטאדיו קומונלה, ו-40,000 צופים הגיעו להיפרד מהשחקן. לאחר פרישתו הוסיף אנטוניוני לשמש בתפקידי ניהול במועדון, ועזב ב-2001, בעקבות פיטוריו של המאמן הטורקי, פתיח טרים.
ב-2010 זכה אנטוניוני בתואר "אגדת כדורגל" במסגרת פרסי רגל הזהב.
אנטוניוני זומן על ידי המאמן אנצו ביארזוט לסגל הנבחרת למונדיאל 1978 בארגנטינה. אנטוניוני פתח בכל שלושת משחקיה של הנבחרת בשלב הבתים הראשון, ממנו העפילה מהמקום הראשון, וכן פתח במשחק אחד בשלב הבתים השני, מול גרמניה המערבית, ובהפסד לברזיל במשחק על המקום השלישי. הוא הגיע עם נבחרתו למקום הרביעי גם בטורניר יורו 1980 שנערך באיטליה שנתיים אחר כך. כשפתח בכל משחקי שלב הבתים אך החמיץ את המשחק על המקום השלישי.
הישג השיא של אנטוניוני במדי איטליה היה הזכייה במונדיאל 1982. הוא זומן על ידי ביארזוט לסגל הנבחרת לקראת המונדיאל בספרד, ושיחק בכל ששת משחקיה של איטליה בשלבי הבתים ובחצי הגמר. איטליה, שהחלה את הטורניר ביכולת בינונית, הלכה והשתפרה לאורך הטורניר, ובחצי הגמר גברה על פולין בתוצאה 2-0. בדקה ה-28 של המשחק נאלץ אנטוניוני לצאת בחילוף בגלל פציעה, שהשביתה אותו מהשתתפות במשחק הגמר. למרות זאת, איטליה זכתה בתואר אלופת העולם.
אנטוניוני הוסיף לייצג את הנבחרת במוקדמות יורו 1984, אליו נכשלה אלופת העולם המכהנת להעפיל. הופעתו האחרונה של אנטוניוני בנבחרת הייתה ב-16 בנובמבר1983 במסגרת טורניר המוקדמות, בהפסד החוץ של איטליה 2-0 לצ'כוסלובקיה.
בסך הכל רשם אנטוניוני 73 הופעות במדי נבחרת איטליה, ארבע מתוכן כקפטן הנבחרת, בהן כבש שבעה שערים.