In 2010 bleek Antoine Gillet inmiddels te zijn uitgegroeid tot een vaste waarde binnen de Belgische 4 x 400 m estafetteploeg. Op de grote toernooien was hij er steevast bij, om te beginnen bij de wereldindoorkampioenschappen in Doha. Nadat de Belgische formatie, met Nils Duerinck in de gelederen in plaats van Cédric Van Branteghem, reeds naar een serieoverwinning in de Belgische recordtijd van 3.08,84 was gesneld, zetten de Belgen in de finale nog een tandje bij. Samen met de gebroeders Borlée en Cédric Van Branteghem liet Gillet achter de winnende Amerikanen de klokken stilstaan op 3.06,94, opnieuw een verbetering van het Belgische record.Later in het jaar, bij de Europese kampioenschappen in Barcelona, bevestigde het team zijn opgebouwde reputatie. In hun serie 4 x 400 m waren Kevin Borlée, Cédric Van Branteghem, Antoine Gillet en Nils Duerinck in 3.03,49 weer eens de snelsten, waarna in de finale de gebroeders Borlée, Arnaud Destatte en Cédric Van Branteghem de klus afmaakten en in 3.02,60 het brons veroverden.