W kwietniu 1927 roku Antheil zdecydował się zaprezentować „Ballet Mécanique” w nowojorskim Carnegie Hall, tym razem w wykonaniu mechanicznym. Dzieło zostało przez publiczność wyśmiane, po części z powodu złego działania sprzętu. W 1929 roku ponownie wyemigrował i osiadł w Berlinie, w którym objął funkcję asystenta dyrektora muzycznego Stadttheater. W Berlinie wystawił skomponowaną przez siebie awangardową operę „Transatlantyk”, która została dobrze przyjętą przez publiczność i krytykę.

Po dojściu do władzy nazistów stracił możliwość rozwoju, a z powodu żydowskiego pochodzenia żony zdecydował się na wyjazd do USA w 1933 roku, gdzie pracował jako kompozytor muzyki filmowej w Hollywood. W 1940 roku przeżywał kryzys twórczy, wtedy też na przyjęciu u Janet Gaynor poznał aktorkę Hedy Lamarr.

W 1940 roku wydał broszurę „The Shape of the War to Come”, w której precyzyjnie przewidywał udział USA w wojnie światowej. Informacje do broszury uzyskał od brata, Henry’ego, który był kurierem dyplomatycznym amerykańskiej ambasady w Finlandii i miał dostęp do tajnych depesz z informacjami wywiadu.