W styczniu 2016 został członkiem regionalnego rządu Carlesa Puigdemonta, w którym odpowiadał za sprawy zdrowia. Gabinet ten został odwołany w październiku 2017 decyzją hiszpańskiego premiera po nieuznawanej przez władze centralne katalońskiej deklaracji niepodległości. Antoni Comín znalazł się w grupie pięciu członków rządu, którzy uniknęli tymczasowego aresztowania, wyjeżdżając z Hiszpanii. Osiedlił się w Belgii, sąd tego kraju odmówił jego wydania na podstawie europejskiego nakazu aresztowania.
W 2019 z ramienia katalońskiego ugrupowania Lliures per Europa został wybrany na deputowanego do Parlamentu Europejskiego IX kadencji, nie objął jednak początkowo mandatu z uwagi na spór co do legalności jego wyboru. Na początku stycznia 2020 Parlament Europejski uznał go za legalnie wybranego europosła ze skutkiem od początku kadencji. Z powodzeniem ubiegał się o reelekcję w wyborach w 2024 (z ramienia formacji Junts i Lliures per Europa). Ponownie powstał jednak spór prawny co do jego wyboru; hiszpańska komisja wyborcza skreśliła go z listy wybranych posłów.