Kimi Antonelli menempati posisi start ke-19 pada balapan GP Italia 2026. Ia terkena penalti grid karena Mercedes melakukan pergantian mesin melebihi jatah yang ditentukan. Antonelli memulai balapan dengan menggunakan ban jenis hard.
Selepas lampu start padam, Antonelli langsung merangsek ke barisan tengah dengan berada di posisi ke-12 pada lap kedua. Namun, balapan harus terhenti pada lap ketiga akibat kecelakaan yang dialami Charles Leclerc di tikungan 11 pada lap kedua. Alhasil, semua pembalap kembali ke pit untuk menunggu balapan kembali dilanjutkan.
Kemudian, balapan kembali berlanjut pada lap keenam dengan menerapkan standing start. Antonelli yang telah berganti ban kepada jenis medium langsung melaju menempati posisi kedelapan setelah restart. Pembalap bernomor mobil 12 itu berhasil mengasapi Lando Norris dan Arvid Lindblad untuk bercokol di posisi keenam.
Pada lap kesepuluh, Antonelli berada di posisi kelima usai menyalip Pierre Gasly. Berselang tiga lap, ia meraih posisi ketiga selepas mendahului Oscar Piastri dan Lewis Hamilton. Setelah itu, posisi kedua menjadi milik Antonelli karena menyalip Max Verstappen pada lap 16.
Antonelli sempat berduel sengit dengan George Russell pada pertengahan balapan untuk memperebutkan posisi pertama hingga lap 27. Pada lap 28, Antonelli masuk ke pit untuk melakukan pergantian ban kepada jenis medium memanfaatkan adanya Virtual Safety Car imbas mobil Lance Stroll yang mengalami masalah hidraulik di tikungan 2. Ini membuat Antonelli melorot ke posisi keenam.
Tidak butuh waktu lama bagi Antonelli untuk kembali ke posisi kedua. Ia berada di posisi tersebut pada lap 37 sehingga memiliki waktu untuk mengejar Russell. Puncaknya, Antonelli merebut posisi terdepan dari Russell sebelum memasuki tikungan 8 pada lap 50. Kedudukannya tak berubah hingga bendera finis berkibar.