Luca Antonelli (Monza, 11 februari 1987) is een Italiaans voetballer die doorgaans als linksback speelt. Hij tekende in augustus 2018 een contract tot medio 2021 bij Empoli FC, dat hem overnam van AC Milan. Antonelli debuteerde in 2010 in het Italiaans voetbalelftal.
Antonelli werd in 2003 opgenomen in de jeugdopleiding van AC Monza. Die verliet hij een jaar later voor die van AC Milan. Daarvoor maakte hij op 8 november 2006 zijn profdebuut in een wedstrijd om de Coppa Italia, tegen Brescia. Op 23 december 2006 debuteerde hij vervolgens ook namens Milan in de Serie A, tegen Udinese.
AC Milan verhuurde Antonelli in juli 2007 aan AS Bari, op dat moment actief in de Serie B. De tweede helft van het seizoen speelde hij op huurbasis voor Parma in de Serie A. Dat kocht in juni 2008 50% van de transferrechten van Antonelli over en een jaar later de overige 50%. In drie jaar speelde hij 58 competitiewedstrijden voor Parma.