Fu elevato al grado di colonnello il 1º agosto 1860, ed assunse l'incarico di Sottocapo di Stato Maggiore dell'Esercito delle Due Sicilie. In seguito allo sbarco delle forze garibaldine in Sicilia, ed alla successiva invasione piemontese da nord, il re Francesco II delle Due Sicilie lascio' Napoli al fine di organizzare una linea di resistenza tra i fiumi Volturno e Garigliano. Antonelli rimase a Napoli per assolvere agli ultimi compiti amministrativi legati al suo incarico, ed assicurare il trasferimento della cancelleria presso la fortezza di Capua. In quella circostanza, fu avvicinato da Mariano d'Ayala, che tento' di convincerlo a passare al fronte sabaudo. A tali offerte, Antonelli oppose un netto rifiuto, ed il 12 settembre 1860 raggiunse la fortezza di Gaeta, dove nel frattempo il re si era asserragliato in seguito al fallimento della resistenza sul campo. Tale decisione ebbe un forte impatto anche sulla sua famiglia, che viveva in un appartamento del Gran Quartiere di Pizzofalcone. All'instaurarsi del governo dittatoriale, infatti, essa fu sfrattata e mandata in strada.