Comincia la sua carriera da portiere al Monza, col quale esordisce in prima squadra a soli 16 anni in una partita di Coppa Italia contro la Juventus. Dopo due stagioni in brianza sin serie C, si trasferisce al Milan di Arrigo Sacchi con il quale vince due Coppe dei Campioni e una Coppa Intercontinentale, anche se come terzo portiere. Il Milan decide di mandarlo a fare esperienza in B con il Modena per poi riportarlo alla base e farlo esordire in serie a nel 1992.
L'esperienza al Milan, nonostante i due scudetti consecutivi, lo vede perdere il posto a favore di Sebastiano Rossi.
Decide così di ripartire dalla serie B a Pisa, che però finirà la stagione retrocedendo.
La Reggiana lo riporta nella massima serie con la quale è titolare.
Nel 1995 è il Bologna a chiamarlo in serie cadetta: nei quattro anni passati con i felsinei conquista la serie A e raggiunge due semifinali di Coppa Italia e una semifinale di Coppa Uefa, nella quale un sue errore contro l'Olympique Marsiglia costerà l'eliminazione della sua squadra.
Nell'estate del 1999 viene chiamato dalla Roma. Franco Sensi è deciso a dare a Fabio Capello una squadra da vertice per poter vincere lo scudetto.
Scudetto che arriverà l'anno successivo, nonostante Antonioli risulti in diverse occasioni poco sicuro tra i pali e venga spesso beccato dagli stessi tifosi giallorossi. Clamoroso un suo errore in occasione della partita Roma-Perugia in cui si lascia sfuggire un innocuo pallone dalle mani regalandolo a Saudati che porterà la squadra umbra in vantaggio all'Olimpico. Comunque la Roma di quell'anno è nettamente superiore alle altre e lo scudetto arriverà lo stesso.
Resta altri due anni nella capitale giocando da titolare, anche perché il suo sotituto nella Roma, il giovane Pelizzoli, anch'egli non sembra all'altezza.