Luca Antonelli nasce l'11 febbraio 1987 a Monza. Dopo una breve parentesi nelle giovanili dello stesso Monza, si trasferisce al Milan, dove diventa capitano della squadra Primavera. L'esordio in Serie A avviene a 19 anni proprio con la maglia rossonera, nella trasferta di Udine del 23 dicembre 2006. Successivamente Bari, Parma e Genoa, esperienze importanti per la crescita del terzino sinistro, che riabbraccia il Milan esattamente 8 anni dopo, il 2 febbraio 2015. Il 3 settembre 2010 arriva anche l'atteso esordio in Nazionale, sotto la guida tecnica del neo CT Cesare Prandelli, che lo impiega nel corso della partita contro l'Estonia, valida per le qualificazioni all'Europeo 2012. Quattro giorni dopo, gioca la sua prima partita da titolare contro le Fær Øer, restando in campo per tutti i 90'.