Florida Championship Wrestling (2011–2012)

Im September 2011 unterzeichnete Castagnoli einen Vertrag bei der WWE und trat unter dem Namen Antonio Cesaro bei der Farmliga FCW auf.

United States Champion und Paul Heyman Guy (2012–2015)

Am 17. April 2012 debütierte er bei SmackDown. Am 19. August 2012 gewann Castagnoli bei der Pre-Show des SummerSlam den United States Championtitel von Santino Marella. Am 15. April 2013 verlor er bei RAW den Titel an Kofi Kingston.

Von Juni 2013 bis April 2014 hatte Castagnoli mit Zeb Colter seinen ersten Manager an seiner Seite. Mit dessen Schützling Jack Swagger bildete er das Tag-Team der Real Americans. Im Februar 2014 wurde sein Ringname auf Cesaro gekürzt. Bei WrestleMania XXX am 6. April 2014 wurde er der erste Sieger der André the Giant Memorial Battle Royal. In der RAW Ausgabe am Tag darauf wurde Paul Heyman Castagnolis neuer Manager, was gleichzeitig das Ende der Real Americans bedeutete. Nur wenige Monate später trennte er sich wieder von Paul Heyman.

Tag Team mit Tyson Kidd und Cesaro Section (2015–2016)

Nach einigen recht erfolglosen Monaten, teamte er Anfang 2015 mit Tyson Kidd und beide starteten als Tag Team eine Titelfehde gegen The Usos. Am 22. Februar 2015 gewann Castagnoli bei Fast Lane mit Tyson Kidd die WWE Tag Team Championship. Bei Extreme Rules am 26. April 2015 verloren sie ihren Titel an Kofi Kingston und Big E von The New Day. Nachdem sich Tyson Kidd Anfang Juni 2015 eine schwere Wirbelsäulen-Verletzung zugezogen hatte, begann Castagnoli wieder verstärkt als Einzel-Wrestler aktiv zu werden. Er wurde in das Geschehen um die United States Championship eingeführt, die zu diesem Zeitpunkt von John Cena gehalten wurde. Castagnoli trat zweimal im Rahmen der sogenannten Open Challenge gegen Cena an, unterlag jedoch in beiden Kämpfen. Mit Castagnoli und Cena befanden sich auch Kevin Owens und Rusev in der Fehde um den Titel, wobei es Castagnoli in der SmackDown-Ausgabe vom 16. Juli als zweitem Mann (nach John Cena) gelang, Rusev in einem Einzel-Match zu pinnen. Nachdem in der Folgezeit immer wieder von Owens in seinen Matches angegriffen worden war, bestritt Castagnoli schließlich beim SummerSlam ein Match gegen Owens, welches er jedoch verlor. Nach einiger Zeit ohne große Relevanz war Castagnoli am 25. Oktober erstmals wieder bei einem PPV zu sehen, als er in der Kick-Off-Show zu Hell in a Cell gemeinsam mit Dolph Ziggler und Neville das Team von Sheamus, Rusev und King Barrett besiegte. Im November war Castagnoli Teil des Turniers um die vakante WWE World Heavyweight Championship, wurde jedoch im Halbfinale von Roman Reigns besiegt. Dies war sein vorerst letztes Match, da eine Woche später angekündigt wurde, dass Castagnoli bereits seit einiger Zeit an einer Schulterverletzung litt. Diese Verletzung zog eine etwa sechsmonatige Pause nach sich und verhinderte somit auch Castagnolis Teilnahme am größten Event der WWE, WrestleMania 32.

Am 4. April 2016 kehrte Castagnoli schließlich zurück, nun mit einem neuen, von James Bond inspirierten Gimmick. Er ersetzte Sami Zayn in einem Fatal-4-Way-Match, das den Hauptherausforderer für die WWE World Heavyweight Championship ermitteln sollte und schließlich von AJ Styles gewonnen wurde. Anschließend begann er eine Fehde gegen The Miz um dessen Intercontinental Championship, das Match bei Payback verlor Castagnoli nach einer Ablenkung durch Owens und Zayn. In einem Fatal-4-Way-Match bei Extreme Rules um den Intercontinental Titel zwischen ihm, Miz, Owens und Zayn, war Castagnoli abermals erfolglos. Am folgenden Abend bei RAW konnte Castagnoli The Miz besiegen und sich so einen Platz im Money in the Bank-Match beim gleichnamigen PPV sichern. Das Match, in dem neben Castagnoli auch noch Dean Ambrose, Kevin Owens, Sami Zayn, Chris Jericho und Alberto del Rio standen, gewann Ambrose.

The Bar (2016–2019)

Bei dem am 19. Juli 2016 erstmals seit 2011 wiederdurchgeführten WWE Draft, wurde Castagnoli in der sechsten Runde zur Montags-Show RAW gedraftet. In einem anschließenden Interview, das sich später als nicht geskriptet herausstellte, sprach sich Castagnoli sehr negativ über seinen Wechsel aus, er kritisierte unter anderem den Fokus auf die Autoritäts-Figuren bei RAW und sagte, dass er bei der eher wrestling-orientierten Dienstags-Show SmackDown wohl besser aufgehoben gewesen wäre.

Im Anschluss an den Draft begann Castagnoli eine Fehde gegen Sheamus, welchen er in zwei Matches besiegen konnte. Dies brachte ihm einen Kampf um die WWE United States Championship gegen den Champion Rusev ein, welchen er jedoch nach einem Eingriff von Sheamus verlor. Es wurde angekündigt, dass Castagnoli und Sheamus in der Folgezeit eine Best-of-7-Matchserie bestreiten würden, wovon das erste Match beim SummerSlam stattfand und von Sheamus gewonnen wurde. Dieser gewann auch das zweite und dritte Match, ehe Castagnoli mit drei aufeinanderfolgenden Siegen ausgleichen konnte. Das entscheidende siebte Match fand beim PPV Clash of Champions statt, wurde jedoch ergebnislos abgebrochen, da beide Männer nicht mehr in der Lage waren, den Kampf fortzusetzen. Am folgenden Abend bei RAW wurden Castagnoli und Sheamus von General Manager Mick Foley zu einem Tag Team zusammengestellt, um eine Chance auf die RAW Tag Team Championships zu ergattern. Nach anfänglichen Schwierigkeiten freundeten sich die ehemaligen Rivalen an und bildeten als The Bar eines der erfolgreichsten Tag Teams der kommenden Jahre. Nach einer Reihe von Siegen gegen verschiedene Gegner traten Castagnoli und Sheamus beim PPV Hell in a Cell gegen die RAW Tag Team Champions The New Day an, konnten die Titel jedoch nicht gewinnen. In der RAW-Ausgabe vom 7. November 2016 wurden Castagnoli und Sheamus als Mitglieder des 10-gegen-10 Survivor Series-Tag Team-Elimination-Matches beim gleichnamigen PPV Survivor Series angekündigt. Bei diesem Event waren sie schließlich das letzte verbliebene Team und holten somit den Sieg für Team RAW. Am 18. Dezember 2016 beim PPV Roadblock: End of the Line besiegten er und Sheamus The New Day und gewannen somit die WWE Raw Tag Team Championship. Die Titel verloren sie am 29. Januar 2017 beim Royal Rumble an Karl Anderson und Luke Gallows. Am 4. Juni 2017 bei Extreme Rules gewann The Bar zum zweiten Mal die WWE Raw Tag Team Championship, nachdem die Hardy Boyz in einem Steel Cage Match besiegt wurden.

Bei SummerSlam am 20. August 2017 verlor er gemeinsam mit Sheamus als Tag Team die WWE Raw Tag Team Championship an Dean Ambrose und Seth Rollins. Am 6. November 2017 konnten Cesaro und Sheamus die WWE Raw Tag Team Championship gegen Dean Ambrose und Seth Rollins erneut gewinnen, als diese eine Ablenkung durch SmackDowns The New Day ausnutzen konnten. Am 28. Januar 2018 konnten sie beim Royal Rumble die Titel von Seth Rollins und Jason Jordan zurückgewinnen, diese Regentschaft hielt dann nochmal 70 Tage und verloren dann schlussendlich die Titel am 8. April 2018 bei WrestleMania 34 an Braun Strowman und seinem 11-jährigen Tag-Team-Partner Nicholas.

Im Rahmen des Superstar ShakeUps 2018 wechselte Cesaro mit seinem Tag-Team-Partner zu SmackDown. Dort gewannen sie dann am 16. Oktober 2018 bei SmackDown 1000 die SmackDown Tag Team Championship gegen The New Day. Diese Regentschaft hielt 103 Tage und verloren die Titel dann schließlich beim Royal Rumble 2019 gegen The Miz und Shane McMahon.

Rückkehr zu Raw (2019)

Im Rahmen des Superstar Shake-Ups 2019 wechselte Cesaro am 22. April 2019 von SmackDown zu Raw. Somit trennte man auch das Tag Team The Bar und Cesaro gilt nun seit 2013, nachdem er den United States Championship verlor, wieder als Singles Wrestler. Am 14. Juli bestritt er ein Singles Match gegen Aleister Black bei Extreme Rules, dieses Match verlor er jedoch.

Rückkehr zu SmackDown (2019–2022)

Im Rahmen des WWE Drafts wechselte Cesaro am 15. Oktober 2019 von Raw zu SmackDown. Am 31. Oktober 2019 verlor er ein Match gegen Mansoor bei WWE Crown Jewel in Riad, Saudi-Arabien. Im Juli 2020 gründete er ein Team mit Shinsuke Nakamura. Gemeinsam gewannen sie am 19. Juli 2020 die SmackDown Tag Team Championship von The New Day Kofi Kingston & Big E. Am 9. Oktober verloren sie die Titel nach 82 Tagen Regentschaft zurück an The New Day Kofi Kingston & Xavier Woods. Am 10. April 2021 gewann er gegen Seth Rollins bei WrestleMania 37. Am 16. Mai 2021 bestritt er bei WrestleMania Backlash ein Match um die WWE Universal Championship gegen Roman Reigns. Das Match konnte er jedoch nicht gewinnen. Am 24. Februar 2022 wurde bekannt gegeben, dass er WWE verlassen hat, da sein Vertrag ausgelaufen ist und man sich nicht auf einen neuen Vertrag einigen konnte.