Toen de nieuwe trainer Massimiliano Allegri in de zomer van 2010 werd aangesteld, hield hij Antonini op de linkerbackpositie en Luca was een vaste in de start XI voor het hele seizoen 2010-11 en hielp Milan hun 18e Scudetto te winnen. Hij bleef een vaste voor de 2011<unk>12
In het eerste seizoen eindigde Milan teleurstellend op de tweede plaats achter Juventus, maar slaagde erin om de Supercoppa Italiana te winnen in de zomer van 2011.