I 1858 installerte han en lynavleder utviklet av ham selv og av pater Filippo Cecchi på domkirken i Firenze. Også i samarbeide med fader Cecchi utviklet han designet til en prototype av internal combustion engine som så ble produsert av Nicolò Barsanti og Felice Matteucci. Pater Antonelli skrev mange vitenskapelige traktater, som for eksempel omhandlet spørsmål innen astronomi, matematikk, hydraulikk og annet; han publiserte også en kommentar til de astronomiske passasjer i Dantes .