Niccolò Antonelli trat in Sachen Rennsport in die Fußstapfen seines Vaters. Ziel des Italieners ist es, wie sein Teammanager von 2012, seinen Weg durch die Weltmeisterschaft in die MotoGP-Klasse zu machen. Angefangen hat Antonellis Karriere 2004 im Alter von acht Jahren. Nach ständigen Fortschritten, Siegen in regionalen und nationalen Meisterschaften, folgte der Aufstieg in die Europa-Meisterschaft und später in die Katalanische- und Mediterrane-Meisterschaft Spaniens. 2011 wurde für Antonelli besonders spannend, als er mit acht Punkten Vorsprung Meister wurde. 2012 hielt er in der Moto3-WM die Gresini-Fahnen auf einer FTR Honda hoch und setzte dabei einige Glanzlichter - was ihm den Platz im selben Team für 2013 sicherte. Jene Saison startete allerdings mehr als schlecht für Antonelli. Erste Zweifel kamen auf, die er aber mit einer starken zweiten Saisonhälfte ausräumen konnte und sich auch für 2014 einen Platz im Team auf KTM sichern konnte. Er zeigte keinen wirklichen Durchbruch als regelmäßiger Top-5-Fahrer und startete 2015 auf einer Ongetta-Rivacold Honda neu durch. Erneut erlebte er einen schweren Saisonstart, wurde mit einem ersten Sieg in Brünn später aber enorm stark und wiederholte dieses Kunststück beim Japan GP. Podestplätze in Großbritannien und San Marino halfen dem Italiener sich den fünften Platz der Gesamtwertung zu sichern und auch 2016 im Ongetta-Rivacold Team zu bleiben. Nach einer sehr durchwachsenen Saison wechselt der Italiener 2017 in das Red Bull Ajo KTM Team, um als Nachfolger des amtierenden Moto3-Weltmeisters Brad Binder, die Saison zu bestreiten. Es war allerdings ein schwieriger Start und eine schwierige Saison, aber der Italiener holte sich trotz allem ein weiteres Podium. Für 2018 wechselte er zu SIC58 Squadra Corse und sicherte sich einige solide Top-5-Platzierungen, obwohl er später im Jahr mit Verletzungen zu kämpfen hatte. 2019 fuhr er mit der italienischen Mannschaft fort und errang den ersten Sieg in Jerez. 2020, in seinem neunten Jahr in der Leichtgewichtsklasse und erneut mit SIC58 Squadra Corse, erwies sich die Saison als schwierig und Antonelli konnte seinen Rhythmus nicht ganz finden. Im Jahr 2021 beendete Antonelli nach einem Tapetenwechsel mit Reale Avintia Moto3 beim Doha GP eine fast zweijährige Wartezeit auf ein Podium. Drei weitere Podiumsplätze brachten den Italiener auf den 6. Platz in der Gesamtwertung, wodurch er 2022 mit dem VR46 Racing Team den Titel anstreben wird.