O italiano de 19 anos, que também gesticulou a Carlos Sainz por aquilo que considerou ter sido "um momento perigoso" durante a sessão, foi o sexto mais rápido na sessão inaugural, ficando a seis décimos do tempo de Max Verstappen, da Red Bull.
No entanto, melhorou de forma notável na segunda hora, registando o melhor tempo de um minuto e 45.944, quase dois décimos mais rápido do que o campeão em título, Lando Norris, da McLaren, que ficou em segundo lugar.
O tetracampeão Verstappen foi terceiro, a 0.472, enquanto o seu colega de equipa na Mercedes e principal rival pelo título, George Russell, terminou em oitavo, mais de 1,2 segundos mais lento.
"Foi uma enorme reviravolta com o carro, porque na FP1 tivemos muitas mais dificuldades do que esperávamos", disse Antonelli.
"Portanto, foi uma boa mudança, mas claro que ainda temos muito trabalho pela frente, porque a Red Bull está rápida e a McLaren também está lá em cima. Só precisamos de juntar tudo", acrescentou.
Gasly sofreu um forte acidente
Numa jornada de condições variáveis, com chuva ligeira e temperaturas mais baixas após uma manhã invulgarmente seca e quente, Red Bull e Ferrari pareceram ser os principais candidatos na primeira sessão.
Mas isso mudou mais tarde, quando Mercedes e McLaren se mostraram mais rápidas à medida que a segunda sessão avançava, antes de terminar devido a uma interrupção por bandeira vermelha, provocada por um forte acidente de Pierre Gasly, da Alpine. O piloto saiu ileso.
"A simulação de corrida também pareceu bastante forte", acrescentou Antonelli, que lidera Russell por 25 pontos na luta pelo título, depois de ver a sua vantagem superior a 50 pontos ser reduzida para metade devido a dois abandonos nas últimas corridas.
"Obviamente, o carro mudou bastante entre as duas sessões", acrescentou.
"Acho que ainda temos muito trabalho para fazer durante a noite para estarmos prontos para amanhã e para domingo", referiu.
Antonelli atribuiu os problemas iniciais ao "excesso de deslize" quando apanhou Sainz a abrandar na trajetória e acenou-lhe de forma irritada.
"Ele abrandou à saída de uma curva rápida", disse Antonelli.
"Sai-se em sétima velocidade e tive de abortar... Foi bastante arriscado e não fiquei satisfeito com isso. O que disse, provavelmente no calor do momento, não foi o melhor, mas foi realmente um momento perigoso", assumiu.
Depois de alcançar um recorde de cinco vitórias "de estreia" no início deste ano, Antonelli está sem vencer nas últimas três provas desde o Grande Prémio do Mónaco, durante o qual abandonou sem pontuar por duas vezes.