En 2013, Tiago Antunes remporte le Tour du Portugal dans la version cadets (moins de 17 ans)[1]. Il devient également champion national du contre-la-montre dans sa catégorie. L'année suivante, il s'impose au classement final de la Coupe du Portugal juniors (moins de 19 ans)[2]. Il représente son pays lors des Jeux olympiques de la jeunesse, où il se classe deuxième de la course en ligne[3].
En 2018, il court en début d'année sous les couleurs du Centre mondial du cyclisme[7]. Il retrouve le club Aldro en avril[8]. Bon grimpeur, il obtient divers places d'honneur sur la Ronde de l'Isard et chez les amateurs. Il devient ensuite stagiaire chez SEG Racing Academy en , puis intègre l'effectif de l'équipe néerlandaise en 2019. En 2020, il retourne au Portugal au sein de la formation continentale Efapel.