Ha vinto 19 titoli italiani di cui 6 assoluti e 13 giovanili (titolata in tutte le categorie); detiene 3 record italiani giovanili (2 juniores e 1 allieve).
In rassegne internazionali juniores ha vinto la Coppa del mondo di marcia di Chihuahua in Messico nel 2010 (bronzo nella classifica a squadre), l'argento agli Europei di Novi Sad in Serbia nel 2009 e lo stesso anno il bronzo nella Coppa Europa di marcia in Francia a Metz.
Due le medaglie vinte agli Europei under 23, con l'argento nel 2011 a Ostrava (Repubblica Ceca) e il bronzo a Tampere (Finlandia) nel 2013.
Vanta anche un quarto posto nella 20 km alle Olimpiadi di Rio il 19 agosto 2016. Ottiene un bronzo nella 20 km di marcia ai mondiali di Londra 2017, dopo una clamorosa gara passata tra le prime posizioni; crollata al 4º posto a nemmeno un chilometro dall'arrivo, beneficia della squalifica della cinese Lü Xiuzhi, che le consente di ottenere la prima medaglia in un campionato del mondo grazie al 3° posto finale.
Gli inizi in una famiglia di sportivi e la prima gara ai campionati italiani giovanili
È figlia primogenita di Carmine, rappresentante di tessuti che praticava motocross, e di Maria, sarta che si è dedicata per alcuni anni alla pallavolo a livello dilettantistico[1]. Michele, suo fratello minore (classe 1994), è anch'egli atleta dell'Atletica Don Milani[2] e Campione italiano cadetti nel 2009 in 18'27'’64 nella 4 km di marcia a Desenzano del Garda (Brescia), premiato proprio dalla sorella Antonella.
Vive a Mottola con i nonni materni.
Nel 2010 Antonella Palmisano si diploma in Grafica pubblicitaria all'Istituto professionale per i servizi sociali di Mottola[3].
Il 12 marzo 2010[4] entra a far parte del Gruppo Sportivo Fiamme Gialle arruolata come Allieva Finanziere.
2007: i Mondiali allievi ed il titolo allieve nella marcia 5000 metri
Vince il titolo italiano allieve nella marcia sui 5000 m a Cesenatico.
2008: Coppa del Mondo e Mondiali entrambi juniores e tris di titoli allieve
Campionessa italiana allieve indoor sui 3000 m di marcia.
A Rieti il 4 di ottobre vince gli italiani allieve sui 5000 m di marcia.
2009: da juniores Coppa Europa e Europei e tripletta di titoli italiani di categoria
Campionessa italiana juniores indoor sui 3000 m di marcia.
Vince la gara sui 3 km all'Incontro internazionale juniores di marcia indoor svoltosi in Francia a Metz tra Francia, Germania e Italia.
2010: titolo iridato juniores nella Coppa del Mondo di marcia e tris di titoli italiani juniores
Vincitrice del titolo italiano juniores indoor sui 3000 m di marcia.
2011-2013: doppio bronzo agli Europei under 23 e primo titolo italiano assoluto
Nel 2011 Antonella Palmisano passa nella categoria promesse, diventando vicecampionessa italiana di categoria entrambe le volte dietro Eleonora Anna Giorgi sia indoor (marcia 3000 m) sia outdoor (marcia 5000 m), vincendo la medaglia di bronzo agli Europei under 23 in Repubblica Ceca a Ostrava e terminando al 30º posto nella Coppa Europa di marcia a Olhão in Portogallo nel 2011, dal 2012 si è trasferita a Roma sotto la guida del tecnico delle Fiamme Gialle Patrizio Parcesepe[5] con cui si toglie molte soddisfazioni riprendendosi da un periodo difficile (è stata assente a tutti i campionati italiani sia assoluti sia giovanili e poi è giunta al 52º posto sui 10 km su strada nella Coppa del mondo di marcia a Saransk in Russia), i risultati si vedono e Antonella disputa un ottimo 2013 facendo doppietta di titoli italiani promesse-assolute indoor nella marcia 3 km, gli italiani promesse sui 10000 m di marcia e il bronzo agli Europei under 23, mentre non termina la gara nella Coppa Europa di marcia a Dudince in Slovacchia.
Strappa inoltre la qualificazioni per i Mondiali a Mosca (Russia) dove si classifica tredicesima ottenendo il personale di 1:30'50.
2014-2015: tripletta di titoli italiani assoluti
Doppietta di titoli italiani assoluti di marcia su strada nel 2014: 20 km a marzo a Locorotondo e 10 km in luglio a Rovereto.
Ha partecipato anche agli Europei di Zurigo in Svizzera terminando la gara, sulla stessa distanza, al 7º posto.
Titolo di campionessa italiana assoluta indoor sui 3000 m di marcia nel 2015.
2016-2018: quarto posto alle Olimpiadi di Rio, terza ai Mondiali di Londra
Il 19 agosto 2016 Antonella Palmisano si classifica quarta nella 20 km di marcia alle Olimpiadi di Rio de Janeiro. Al termine della gara, intervistata dalla RAI, Antonella ha dichiarato di "aspettarsi una proposta dal mio ragazzo", il marciatore Lorenzo Dessi. Il risultato, pur lasciandola ai piedi del podio, consacra Palmisano fra le marciatrici più forti del mondo, come confermerà poi il terzo posto nella 20 km di marcia ai Mondiali di atletica 2017 a Londra, medaglia di bronzo per la pugliese.
Il 7 settembre 2018 vince il titolo nazionale di marcia 10 km ai campionati assoluti di atletica leggera svolti a Pescara.
2021: oro olimpico a Tokyo 2020
Il 6 agosto 2021, giorno del suo trentesimo compleanno, si laurea campionessa olimpica della 20 km di marcia alle Olimpiadi di Tokyo 2020.[6]
Curiosità
Questa sezione contiene «curiosità» da riorganizzare.
Ha vinto 6 medaglie internazionali in 5 competizioni diverse e 18 titoli italiani, tutti di marcia, in 6 specialità diverse.
In carriera ha centrato per 4 volte (2008, 2009, 2010, 2013) la tripletta di titoli italiani nello stesso anno e 2 volte (2007, 2014) ha fatto doppietta.
Ha completato il trittico di titoli italiani assoluti di marcia (3000 m indoor, 10 e 20 km su strada) nell'arco di appena 2 anni di distanza il primo dal terzo (primato assoluto).
Insieme ad Annarita Sidoti è la più giovane (entrambe ventunenni, Sidoti nel 1991 e Palmisano nel 2013) atleta italiana titolata agli assoluti indoor nella marcia sui 3000 m.
Ha diverse cose in comune con un'altra marciatriceitaliana, Anna Clemente: sono pugliesi nate in provincia di Taranto il 6 del mese; hanno un fratello tre anni più piccolo; hanno iniziato la loro carriera nell'Atletica Don Milani e ora gareggiano per le Fiamme Gialle; sono state scoperte da Tommaso Gentile; hanno vinto almeno 15 titoli italiani; detengono almeno 3 record italiani giovanili; sono titolate nei campionati italiani in tutte le categorie giovanili; hanno vinto il loro primo titolo italiano giovanile al secondo anno da cadette; hanno condiviso il bronzo della classifica a squadre nella Coppa del mondo di marcia in Messico a Chihuahua) nel 2010.
Ha vinto l'oro olimpico a Tokyo 2020 nel giorno del suo trentesimo compleanno (6 agosto 2021).
Oro nell'Incontro internazionale di marcia con 9 Nazioni (BLR, CZE, DEN, ESP, HUN, ITA, SVK, SWE, UKR), (Poděbrady), Marcia 5 km - 24'17 (allieve)[39]
Oro nell'Incontro internazionale di marcia con 9 Nazioni (BLR, CZE, DEN, ESP, HUN, ITA, SVK, SWE, UKR), (Poděbrady), Classifica a squadre (allieve)[39]
Bronzo nella Coppa del mondo juniores di marcia, (Chihuahua), Classifica a squadre - 12 punti[42]
2011
5ª nell'Incontro internazionale di marcia con 9 Nazioni (BLR, CZE, ESP, HUN, ITA, LTU, SUI, SVK, SWE), (Poděbrady), Marcia 20 km su strada - 1:35'47[43]
Argento nell'Incontro internazionale di marcia con 9 Nazioni (BLR, CZE, ESP, HUN, ITA, LTU, SUI, SVK, SWE), (Poděbrady), Classifica a squadre[43]
5ª nella Coppa del mondo di marcia, Saransk), Classifica a squadre - 42 punti[46]
2013
Bronzo nell'Incontro internazionale di marcia con 8 Nazioni (CZE, HUN, ITA, LTU, SUI, SVK, SWE, UKR), (Poděbrady), Marcia 20 km su strada - 1:32'36[47]
Argento nell'Incontro internazionale di marcia con 8 Nazioni (CZE, HUN, ITA, LTU, SUI, SVK, SWE, UKR), (Poděbrady), Classifica a squadre[47]