Coglie il primo successo significativo a 20 anni, il 24 giugno 1934, quando a Pisa si aggiudica il titolo italiano del martello nella “prima categoria”. Deve però ancora crescere, e molto, anche a livello tecnico: il 28 luglio termina difatti solo ottavo la prova tricolore degli assoluti, disputata all’Arena di Milano e vinta dall’olimpionico Vandelli. Si rivede ai primi di novembre nei cosiddetti “Giochi Partenopei” di Napoli, voluti da Mussolini in persona per celebrare i fasti atletici nazionali: chiude terzo nel martello e quarto nel peso, gare vinte rispettivamente da Vandelli e Bononcini. L’esordio del 1935 non è dei più felici: il 21 aprile, sul campo genovese della Nafta, finisce terzo nel martello e quarto nel peso (Carpi e Biancani i vincitori). Si riscatta ai “Littoriali” di Milano, la competizione riservata agli universitari (studia infatti Medicina): il 4 maggio all’Arena vince il peso. Nella stessa sede, il 30 giugno è battuto da Vandelli nel martello. “Esplode” ai tricolori di Firenze: il 27 luglio si aggiudica difatti il titolo italiano del martello, con 60cm di margine sul campione uscente Vandelli. Si comporta bene anche nel peso, finendo secondo alle spalle dello specialista Bononcini, e nel disco, terzo dietro Biancani e Ponzoni. Ha fatto il salto di qualità anche se spesso in pedana si disunisce: difatti il 17 agosto, in un test effettuato durante il primo ritiro collegiale preolimpico, chiude solo terzo nel martello, battuto non solo da Vandelli, ma anche dal semisconosciuto Riccitelli. Il 25 agosto all’Arena di Milano, sotto la pioggia e davanti a 25mila spettatori, termina quarto nel peso vinto dallo statunitense Lyman.

Il 1° settembre esordisce in Nazionale, a Berlino per il pentagonale con Germania, Ungheria, Svezia e Giappone: chiude terzo nel martello, superato dallo svedese Jansson ed il tedesco Blask. Gli azzurri finiscono quinti nella classifica finale vinta dalla Svezia, per una prestazione globale poco esaltante. Cantagalli viene comunque selezionato anche per il successivo ritiro, organizzato a Rapallo intorno alla metà di gennaio 1936. Nella località ligure ci si rivede il 29 marzo per un primo test preolimpico: Cantagalli domina, lasciando Poggioli a due metri. Le sue speranze azzurre aumentano. Il 13 aprile finisce però terzo a Genova, sul campo della Nafta, superato da Vandelli e l’outsider Riccitelli, con Poggioli quarto: la scelta dei martellisti per Berlino non sembra semplice. Il 21 aprile altra preolimpica a Verona: vince Cantagalli, con un bel lancio oltre i 47 metri. A maggio altro collegiale, a Firenze ed ulteriore test a Bologna il 17 maggio: Cantagalli batte tutti e sfiora i 49 metri, il viaggio a Berlino si avvicina. Il 30 maggio preolimpica all’Arena di Milano: Cantagalli è battuto per un metro da Vandelli, ma comunque si tratta di una conferma. Le discussioni terminano il 28 giugno quando a Bologna Cantagalli vince i tricolori, con due metri di margine sullo stesso Vandelli: la maglia azzurra è sua. Intanto viene convocato dal CT Comstock per il ritiro preolimpico, con sede alla “Pensione Montesenario” di Bivigliano ed allenamenti al “Berta” di Firenze. Il 9 luglio, in un caldo infernale, si svolge il test di verifica: Cantagalli è il migliore dei martellisti, il viaggio a Berlino è finalmente assicurato. Le gare di atletica leggera si svolgono all’Olympiastadion. Cantagalli partecipa al lancio del martello che si tiene il 3 agosto e che vede 27 concorrenti di 16 nazioni. Nella mattinata, superando il limite di 46,0m, riesce a qualificarsi per la finale cui prendono parte 17 lanciatori. Non va molto bene: con 47,42m chiude difatti solo 15°, superando il francese Wirtz ed il cileno Barticevic. Rimane lontanissimo, oltre sette metri, dal bronzo dello svedese Warngard mentre oro ed argento vanno a due tedeschi, Hein e Blask. Per Cantagalli non certo una prestazione brillante.

Rientrato dai Giochi, gareggia a Torino il 29 agosto nell’incontro fra Italia e Giappone. Indosserà per altre tre volte la maglia azzurra: contro i francesi a Colombes il 12 settembre 1937 e nei due confronti fra Italia e Germania disputati a Stoccarda il 3 e 4 agosto ed a Torino il 14 settembre, portando a sei le sue presenze in nazionale. Vince ancora per due volte, nel 1937 e 1938, il titolo nazionale di lancio del martello, comparendo per l’ultima volta in una gara agonisticamente significativa ai Campionati italiani del 1940, quando viene battuto dal fiumano Vladimiro Superina. Laureato in Medicina, dopo la guerra si trasferisce nello stato centroamericano di Panama dove esercita a lungo, e con successo, la professione di neuropsichiatra, e dove muore a 94 anni, tra gli ultimi superstiti azzurri di Berlino.