Debut Antonelli di Formula 1 pada 2025 tidak berjalan mulus. Ia sempat meraih tiga podium, tetapi juga mengalami periode sulit, terutama saat menjalani rangkaian balapan di Eropa. Tekanan sebagai pembalap muda yang menggantikan Hamilton membuatnya harus beradaptasi dengan tuntutan besar di Mercedes.
Antonelli kemudian bangkit pada musim 2026. Ia mengawali tahun dengan finis kedua di Australia sebelum meraih kemenangan pertamanya di Grand Prix China. Kemenangan tersebut membuatnya menjadi salah satu pembalap termuda yang pernah memenangi balapan Formula 1.
Performa Antonelli terus meningkat. Ia meraih kemenangan di Jepang, Miami, Kanada, Monaco, Belgia, Italia, Spanyol, Amerika Serikat, dan China. Total sembilan kemenangan sepanjang musim menjadi salah satu faktor utama yang membawanya mengunci gelar juara dunia.
Keberhasilan di Meksiko sekaligus menjadikan Antonelli pembalap Italia ketiga yang menjadi juara dunia Formula 1. Sebelumnya, gelar tersebut pernah diraih Giuseppe Farina pada 1950 serta Alberto Ascari pada 1952 dan 1953.
Pada usia 20 tahun, Antonelli masih memiliki perjalanan panjang di Formula 1. Gelar juara dunia pada musim keduanya menjadi awal pencapaian besar dalam kariernya bersama Mercedes sekaligus menahbiskannya sebagai pembalap paling muda yang pernah mencapai puncak olahraga tersebut.