Når den nye træner Massimiliano Allegri blev udnævnt i sommeren 2010, han holdt Antonini på venstre bagside position og Luca var en fast i start XI for hele 2010-11 sæsonen, hjælpe Milan vinde deres 18. Scudetto. Han fortsatte med at være en fast kunde for
2011-12 sæsonen, hvor Milan skuffende sluttede som nummer to efter Juventus, men formåede at vinde Supercoppa Italiana i sommeren 2011.