Вплоть до 1465 г. его имя упоминается в различных сицилийских документах, в это время он пишет алтарные образы и расписывает хоругви. В конце 1460-х гг. художник, по-видимому, посетил Рим, где познакомился с произведениями Пьеро делла Франческа. В 1473 г. его имя снова упоминается в мессинских документах в связи с заказами алтарных образов и хоругвей. В 1475 г. он появляется в Венеции, которая издавна поддерживала тесные торговые связи с Византией, с арабским Востоком, торговала с Индией. Культура Византии пустила в Венеции особенно глубокие корни, но византийская строгость не привилась – нравились только византийская красочность и золотой блеск. Венеция переработала в своем лоне и готику, и восточные традиции – о них говорит каменное кружево венецианской архитектуры, чем-то напоминающее мавританскую Альгамбру. Она выработал свой стиль, черпая отовсюду, тяготея к красочности, к романтической живописности. Вкус к фантастическому, цветистому, однако, умерялся и упорядочивался духом деловитой трезвости, реальным взглядом на жизнь, свойственным венецианским купцам. Из всего, что Венеция впитала, из нитей Запада и Востока она соткала свой Ренессанс, свою чисто светскую, протобуржуазную культуру, которая, в конечном счете, сблизилась с исканиями итальянских гуманистов. Это произошло не раньше  второй половины XV в. – только тогда наступило кратковременное венецианское «кватроченто», вскоре уступившее культуре Высокого Ренессанса. Тогда стали появляться картины Джентиле Беллини, Чима да Конельяно, Витторе Карпаччо и Антонелло да Мессина, увлекательно живописующие быт Венеции по канве религиозных легенд. Творчество Антонелло уже вскоре после его прибытия в Венецию стало привлекать восторженное внимание. Венецианские власти делают ему целый ряд заказов, его живопись (и прежде всего известная ему техника масляной живописи) оказала значительное воздействие на венецианских художников. Метод построения формы цветом, а не линией и светотенью, используемый Антонелло, оказал огромное влияние на дальнейшее развитие венецианской живописи. В то же время, знакомство самого Антонелло да Мессина с работами мастеров Раннего Возрождения, прежде всего Пьеро делла Франчески и Андреа Мантеньи, отразилось в изменении образного строя его картин: они стали светлее, пространство свободнее, композиция уравновешенней и структурней, изображения архитектуры более классическими и гармоничными. Наиболее «классическим» из «венецианских» произведений Антонелло является его «Святой Себастьян» (1476 г., Картинная галерея, Дрезден). Спокойствие и стоическая твердость отличают святого от почти гротескно изломанных «Себастьянов» Лоренцо Косты или Андреа Мантеньи, гуманистический идеал человека, побеждающего страдания, находит в этом произведении одно из своих самых глубоких воплощений. В «Святом Себастьяне» Антонелло добивается того синтеза ясно построенного пространства, скульптурно вылепленной формы и светоносного цвета, который оказал одно из наиболее решающих воздействий на развитие венецианской живописи вплоть до эпохи Джорджоне. В 1476 г. Антонелло вновь в Мессине, где закончил свой последний шедевр «Мадонна Аннунциата» (около 1476 г., Национальная галерея, Палермо). К 1475–1476 гг., т.е. к годам его венецианского путешествия (возможно, посетил также Милан), относится заключительный этап творчества Антонелло. Его деятельность прерывается в начале 1479 г.: 14 февраля 1479 г. он составляет завещание и вскоре умирает. Наиболее яркая часть наследия Антонелло – его портреты (все относятся к периоду между 1465–1476 гг.), в которых трактовка личности портретируемого становится более открытой, чем у его нидерландских прототипов – нидерландская имперсональность сменяется активностью модели, ее стремлением к самоутверждению. Изображенные люди смотрят на зрителя так пристально, словно ожидают некоего вопроса, их лица нередко оживляет улыбка. Шедевром портретного искусства Антонелло являются: «Портрет неизвестного» (1465–1470 гг., Музей Мандралиска, Чефалу), так называемый «Кондотьер» (1475 г., Лувр), где пластическая лепка лица изображенного подчеркивает его внутреннюю энергию, а также так называемый «Автопортрет» (1474–1475 гг., Национальная галерея, Лондон) и «Портрет молодого человека» (около 1476 г., Берлинские государственные музеи).