ซานโตเรลลีเริ่มต้นอาชีพนักฮอกกี้น้ำแข็งระดับจูเนียร์เอโดยเล่นให้กับ แลงลีย์ ฮอร์เน็ตส์ ในบริติชโคลัมเบีย ฮอกกี้ลีก (BCHL) หลังจากปีแรกที่เขายิงได้ 24 ประตูและทำคะแนนได้ 52 แต้ม ซานโตเรลลีถูกเทรดไปยังเวอร์นอน ไวเปอร์สโดยแลกกับเงินสด ขณะเล่นให้กับเวอร์นอน ซานโตเรลลียิงได้ 43 ประตูและทำคะแนนได้ 96 แต้มใน 60 เกม เขาได้เล่นในเกมออลสตาร์ของ BCHL และได้รับเลือกให้เป็นผู้เล่นทรงคุณค่าที่สุด ของทีม (MVP) ผลงานของเขาทำให้เขาได้รับทุนการศึกษาเพื่อเล่นฮอกกี้น้ำแข็งระดับวิทยาลัยที่มหาวิทยาลัยนอร์เทิร์นมิชิแกน (NMU) ^{[ 1 ]}ในช่วงนอกฤดูกาล ซานโตเรลลีได้รับการคัดเลือกเป็นอันดับที่ 178 ในการดราฟท์ผู้เล่น NHL ปี 2004โดยแนชวิลล์ เพรเดเตอร์ส^{[ 2 ]}

ในฤดูกาลแรก ของเขา กับNMU Wildcatsซานโตเรลลีเป็นผู้นำในการทำประตูของนักศึกษาปีหนึ่งในCentral Collegiate Hockey Association (CCHA) ด้วยจำนวน 16 ประตู ขณะที่จบอันดับสามของทีมด้วยคะแนนรวม 30 คะแนน จากผลงานของเขา ซานโตเรลลีได้รับเลือกให้ติด ทีม CCHA All-Rookie Team [ ^{3 ] ใน}การแข่งขัน CCHA Tournament ปี 2005 Wildcats เอาชนะWestern Michiganในรอบแรก แต่ถูกคัดออกโดยAlaska-Fairbanksในรอบที่สอง^{[ 4 ]}ซานโตเรลลีไม่ได้ทำประตูในซีรีส์รอบแรกสามเกม แต่ทำ แอสซิสต์ใน การเล่นเพาเวอร์เพลย์ในเกมที่คัดออก^{[ 5 ]}ในฤดูกาลที่สองของเขา ซานโตเรลลีเพิ่มคะแนนรวมเป็น 33 คะแนน แม้ว่าเขาจะทำประตูได้น้อยลงหนึ่งประตู^{[ 6 ]}การจบอันดับสี่ใน Conference ทำให้ NMU ได้รับสิทธิ์บายรอบแรกของการแข่งขัน CCHA Tournament ปี 2006 ทีม Wildcats เอาชนะNebraska–Omahaในรอบก่อนรองชนะเลิศ แต่แพ้ในเกมถัดไปให้กับMiami University ซึ่ง เป็นทีมวาง อันดับหนึ่ง จากการแพ้ในรอบรองชนะเลิศ NMU จึงได้ผ่านเข้ารอบชิงอันดับที่สาม ซึ่งพวกเขาพ่ายแพ้ให้กับUniversity of Michigan [ ^{7 ] ส่วน} Santorelli ทำได้หนึ่งประตูและสองแอสซิสต์ในทัวร์นาเมนต์^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

ในฐานะนักศึกษาปีสาม ซานโตเรลลีมีฤดูกาลที่โดดเด่น ทำประตูได้ 30 ประตูและทำคะแนนได้ 47 แต้ม เขาเป็นผู้นำในด้านการทำประตูในลีก และยังเป็นผู้นำของทีมไวล์ดแคทส์ในด้านคะแนนและ ค่า บวก-ลบโดยมีค่า +6 ในตอนท้ายของปี เขาได้รับการเสนอชื่อให้ติดทีม All-American West Second Team และทีมAll-CCHA First Teamนอกจากนี้ NMU ยังมอบรางวัล Gary Emmons Most Valuable Player Award, Bill Joyce Best Forward Award และ Steve Bozek Plus-Minus Award ให้แก่เขาด้วย^{[ 11 ]}แม้ว่าซานโตเรลลีจะมีฤดูกาลที่แข็งแกร่ง แต่ไวล์ดแคทส์ก็จบฤดูกาลในอันดับที่สิบของ CCHA ในการแข่งขัน CCHA Tournament ปี 2007 NMU เผชิญหน้ากับ มหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตทซึ่งอยู่ในอันดับที่เจ็ดในการแข่งขันรอบแรกแบบสามเกมที่ดีที่สุด หลังจากแพ้ 6–2 ไวล์ดแคทส์ก็เสียเปรียบสองประตูในช่วงแรก และสุดท้ายก็ต้องต่อเวลาพิเศษ^{[ 12 ] [ 13 ]}ในช่วงเวลาต่อเวลาพิเศษ 3 นาที 15 วินาที ซานโตเรลลีส่งบอลให้ดัสตี้ คอลลินส์ทำประตูชัยทำให้ต้องเล่นเกมที่สามเพื่อตัดสิน^{[ 14 ]} NMU ชนะเกมที่สามและผ่านเข้ารอบก่อนรองชนะเลิศ ซึ่งต่อมาแพ้ให้กับมหาวิทยาลัยมิชิแกน^{[ 12 ]}ซานโตเรลลีจบการแข่งขันด้วย 2 ประตูและ 1 แอสซิสต์ใน 5 เกม^{[ 13 ] [ 15 ] [ 16 ]}

หลังจากจบปีที่สาม ซานโตเรลลีเซ็นสัญญาระดับเริ่มต้นสามปีกับแนชวิลล์ เพรเดเตอร์ส^{[ 11 ]}เขาเริ่มต้นอาชีพนักกีฬาอาชีพในฤดูกาล 2007–08โดยเล่นให้กับมิล วอกี แอดมิรัลส์ ซึ่งเป็นทีมใน ลีกอเมริกันฮอกกี้ลีก (AHL) ในเครือ ของแนชวิล ล์ ใน 80 เกม ซานโตเรลลีทำประตูได้ 21 ประตูและทำคะแนนได้ 42 แต้ม^{[ 6 ]}มิลวอกีจบอันดับที่สี่ในดิวิชั่นตะวันตกและผ่านเข้ารอบเพลย์ออฟ^{[ 17 ]}ในรอบเพลย์ออฟ แอดมิรัลส์ถูกคัดออกในรอบแรกโดยชิคาโก วูล์ฟส์ [ ^{18 ] ซาน}โตเรลลีลงเล่นในทุกเกมทั้งหกเกมของซีรีส์ แต่ไม่สามารถทำคะแนนได้เลย^{[ 6 ]}

ในฤดูกาลถัดมาเขาได้ร่วมทีมกับน้องชายของเขามาร์คซึ่งเป็นผู้เล่นที่ถูกดราฟต์ในรอบที่สี่ของทีมเพรเดเตอร์ส นับเป็นครั้งแรกที่พี่น้องทั้งสองได้เล่นในทีมเดียวกัน^{[ 19 ]}ซานโตเรลลีเริ่มต้นฤดูกาลได้อย่างแข็งแกร่ง โดยทำแต้มได้อย่างต่อเนื่อง 14 เกม ในเดือนธันวาคม เขาทำได้ 23 แต้มใน 14 เกม ซึ่งทำให้เขารั้งอันดับสองร่วมใน AHL ด้วยผลงานนี้ เขาจึงได้รับรางวัลผู้เล่นยอดเยี่ยมประจำเดือนของCCM /AHL ^{[ 20 ]}หลังจากได้รับรางวัลนี้ไม่นาน เขาก็ถูกทีมเพรเดเตอร์สเรียกตัวขึ้นไปเล่นใน NHL และเปิดตัวครั้งแรกในวันที่ 8 มกราคม 2009 ในเกมกับทีม พิตต์ สเบิร์ก เพนกวินส์ [ ^{21 ] หลังจาก}เล่นไป 6 เกมโดยไม่ทำแต้มได้เลย เขาก็ถูกส่งตัวกลับไปเล่นให้กับทีมแอดมิรัลส์^{[ 22 ]}ใน AHL ซานโตเรลลีได้รับเลือกให้เข้าร่วมออลสตาร์คลาสสิกปี 2009 ^{[ 23 ]}ในการแข่งขันทักษะออลสตาร์ ซานโตเรลลีทำสถิติ AHL เท่ากับสถิติเดิมโดยยิงเข้าเป้า 4 จาก 4 ครั้งในการแข่งขันยิงแม่นยำ^{[ 24 ]}ในเกมออลสตาร์ ซานโตเรลลีจบลงด้วยคะแนน -7 ในเกมที่ทีมออลสตาร์ AHL ของแคนาดาแพ้ 14–11 ^{[ 25 ]}ซานโตเรลลีจบปีด้วย 27 ประตูและ 70 คะแนนใน 70 เกมกับมิลวอกี และเล่นอีกหนึ่งเกมให้กับแนชวิลล์ โดยทำโทษ 2 นาทีใน 7 เกม^{[ 6 ]}แอดมิรัลส์ชนะดิวิชั่นตะวันตกและพบกับร็อคฟอร์ดไอซ์ฮ็อกส์ในรอบแรก^{[ 26 ] [ 27 ]}แอดมิรัลส์เอาชนะร็อคฟอร์ดและผ่านเข้ารอบสอง ซึ่งพวกเขาแพ้ให้กับฮูสตัน แอโรส์ใน 7 เกม^{[ 27 ]}ซานโตเรลลีเป็นผู้เล่นที่ทำคะแนนได้เฉลี่ย 1 คะแนนต่อเกมในรอบเพลย์ออฟ โดยทำคะแนนได้ 11 คะแนนใน 11 เกม^{[ 6 ]}

เขาเริ่มต้นฤดูกาล 2009–10กับ Predators โดยลงเล่น 5 เกมก่อนที่จะถูกส่งตัวลงไปเล่นที่มิลวอกี^{[ 28 ]}เขาถูกเรียกตัวกลับมา 10 วันต่อมา และทำประตูแรกในอาชีพ NHL ของเขาได้ในวันที่ 28 ตุลาคม 2009 โดยยิงใส่ผู้รักษาประตูของ Minnesota Wildอย่างNiklas Bäckström ^{[ 29 ] [ 30 ]}เขายังคงสลับไปมาระหว่างแนชวิลล์และมิลวอกีในช่วงที่เหลือของฤดูกาล โดยทำได้ 3 คะแนนใน 25 เกมให้กับ Predators และ 59 คะแนนใน 57 เกมกับ Admirals ^{[ 6 ] [ 29 ]}เขาเข้าร่วมทีมมิลวอกีในช่วงเพลย์ออฟ ซึ่งพวกเขาถูกคัดออกในรอบแรกโดย Wolves โดย Santorelli ทำได้ 3 ประตูและ 7 คะแนนในซีรีส์ 7 เกม^{[ 6 ] [ 31 ]}ในช่วงนอกฤดูกาล แนชวิลล์ได้ยื่นข้อเสนอต่อสัญญาให้กับ Santorelli ทำให้เขากลายเป็นผู้เล่นอิสระที่มีข้อจำกัด^{[ 32 ]}หลังจากมีคุณสมบัติครบถ้วน ซานโตเรลลีถูกเทรดไปยังฟลอริดาแพนเธอร์สเพื่อแลกกับสิทธิ์เลือกในรอบที่ห้าแบบมีเงื่อนไขในการดราฟท์ผู้เล่น NHL ปี 2011ซึ่งในที่สุดก็ได้รับการอัปเกรดเป็นสิทธิ์เลือกในรอบที่สี่^{[ 33 ] [ 34 ]}หลังจากได้ตัวเขามา ฟลอริดาได้เซ็นสัญญากับซานโตเรลลีเป็นเวลาหนึ่งปี^{[ 35 ]}

ในฟลอริดา คาดว่าซานโตเรลลีจะมีบทบาทคล้ายคลึงกับที่เขาเคยเล่นให้กับทีมแพนเธอร์ส เช่นเดียวกับที่เขาเคยเล่นให้กับทีมเพรเดเตอร์ส โดยเป็นผู้เล่นที่แบ่งเวลาเล่นระหว่างทีมสำรองและเล่นในไลน์ที่สี่[ 36 ] ^{ในช่วงป}รีซีซั่น ซานโตเรลลีเอาชนะไมเคิล แกร็บเนอร์และได้รับโอกาสให้เล่นในไลน์ทำประตูร่วมกับเดวิด บูธและรอสติสลาฟ โอเลส ซ์ ในฤดูกาล 2010–11 ^{[ 36 ] [ 37 ]}ด้วยเวลาการเล่นและความรับผิดชอบที่เพิ่มขึ้น ซานโตเรลลีทำสถิติสูงสุดในอาชีพการงานในด้านจำนวนเกมที่ลงเล่น จำนวนประตู แอสซิสต์ และคะแนน โดยลงเล่นครบทั้ง 82 เกม ทำได้ 20 ประตูและ 41 คะแนน^{[ 6 ]}ฟลอริดาจบฤดูกาลด้วยอันดับสุดท้ายในดิวิชั่นตะวันออกเฉียงใต้และอันดับที่ 28 ในลีก^{[ 38 ]}ในช่วงนอกฤดูกาล ทีมแพนเธอร์สได้เซ็นสัญญากับซานโตเรลลีอีกครั้งเป็นเวลาสองปี^{[ 39 ]}ในฤดูกาลถัดมาเขาได้รับบาดเจ็บที่ไหล่ในเกมปรีซีซั่นและพลาดการเริ่มต้นฤดูกาล^{[ 40 ]}เมื่อเขากลับมา เขาประสบปัญหาในการทำคะแนนได้เพียง 11 คะแนนใน 60 เกม และบางครั้งก็ถูก ดรอป เป็นตัวสำรอง^{[ 41 ]}ทีมแพนเธอร์สเข้าสู่รอบเพลย์ออฟเป็นครั้งแรกในรอบ 12 ปี แต่ซานโตเรลลีไม่ได้ลงเล่นในเกมเพลย์ออฟใดๆ เลย^{[ 41 ] [ 42 ]}เมื่อสิ้นสุดฤดูกาล เขาถูกปล่อยตัวทำให้ทีมใดก็ได้สามารถเรียกร้องสิทธิ์ตามสัญญาของเขาได้^{[ 43 ]}ซานโตเรลลีผ่านพ้นการปล่อยตัวในวันถัดมาและยังคงอยู่กับทีมแพนเธอร์ส^{[ 44 ]}

ก่อนเริ่มฤดูกาล 2012–13 ข้อตกลงการเจรจาต่อรองร่วมของ NHL หมดอายุลง และเจ้าของทีมได้บังคับใช้การปิดลีก^{[ 45 ]}ในช่วงการปิดลีก ซานโตเรลลีเซ็นสัญญากับทิงส์รีดส์ เอไอเอฟ ในลีก ฮอกกี้ออลสเวนสกันซึ่งเป็นลีกระดับสองของสวีเดนและเป็นลีกเดียวกับที่พี่ชายของเขา เล่นอยู่ ^{[ 46 ]}เขาเล่นเพียงสี่เกมกับทิงส์รีดส์ โดยทำได้หนึ่งแอสซิสต์ก่อนจะออกจากทีมเนื่องจากความขัดแย้งกับหัวหน้าโค้ช^{[ 47 ]}หลังจากการสิ้นสุดการปิดลีก เขาได้กลับมาร่วมทีมแพนเธอร์สอีกครั้ง หลังจากเล่น 24 เกมในฤดูกาลที่สั้นลง โดยทำได้สองประตูและหนึ่งแอสซิสต์ เขาถูกปล่อยตัวและถูกทีมวินนิเป็ก เจ็ตส์ดึง ตัวไป ^{[ 48 ]}เขาทำได้หนึ่งแอสซิสต์ใน 10 เกมกับเจ็ตส์^{[ 6 ]}ในฐานะผู้เล่นอิสระเมื่อสิ้นสุดฤดูกาล ซานโตเรลลีเซ็นสัญญากับแวนคูเวอร์ แคนัคส์ทีม บ้านเกิดของเขา ^{[ 49 ]}

หลังจากเล่นให้กับ Canucks หนึ่งฤดูกาล ซึ่งไม่สามารถผ่านเข้ารอบเพลย์ออฟได้ Santorelli จึงเซ็นสัญญาหนึ่งปีมูลค่า 1.5 ล้านดอลลาร์กับToronto Maple Leafsเมื่อวันที่ 3 กรกฎาคม 2014 ^{[ 50 ]}

เนื่องจากลีฟส์กำลังร่วงลงจากตารางคะแนน และกำลังมองหาการสร้างทีมใหม่ ซานโตเรลลีจึงถูกเทรดไปยังแนชวิลล์ พร้อมกับโคดี้ แฟรนสันโดยแลกกับสิทธิ์เลือกในรอบแรกเบรนแดน ไลป์ซิกและโอลิ โจคิเนน^{[ 51 ]}นี่เป็นการกลับมาเล่นให้กับแนชวิลล์เป็นครั้งที่สองของทั้งซานโตเรลลีและแฟรนสัน ซานโตเรลลีทำประตูเพลย์ออฟแรกในอาชีพของเขาในเกมที่ 2 ของรอบก่อนรองชนะเลิศสายตะวันตกของแนชวิลล์กับชิคาโก แบล็กฮอว์กส์

หลังจบ ฤดูกาล 2014–15ซานโตเรลลีกลายเป็นผู้เล่นอิสระที่ไม่มีข้อจำกัด เมื่อวันที่ 17 สิงหาคม 2015 เขาได้เซ็นสัญญาหนึ่งปีกับอนาไฮม์ ดั๊กส์^{[ 52 ]}

หลังจากเล่นใน NHL มา 7 ฤดูกาล ซานโตเรลลีได้ออกจากอเมริกาเหนือในฐานะผู้เล่นอิสระ โดยเซ็นสัญญาสองปีกับสโมสร Genève-Servette HC ของสวิตเซอร์ แลนด์ใน NLA เมื่อวันที่ 28 กรกฎาคม 2016 ^{[ 53 ]}เขาเปิดตัวใน NLA เมื่อวันที่ 9 กันยายน 2016 ในเกมกับFribourg-Gottéronและทำประตูแรกใน NLA ได้ในวันเดียวกันนั้น โดยตีเสมอในช่วงท้ายของช่วงที่สาม หลังจากเล่นไปเพียง 6 เกมในฤดูกาล 2016-17ซานโตเรลลีได้รับบาดเจ็บในการฝึกซ้อมและพลาดการแข่งขัน 4 เกมถัดไป เมื่อวันที่ 1 ตุลาคม 2016 มีการประกาศว่าซานโตเรลลีจะออกจาก Genève-Servette หลังจากเล่นไปเพียง 6 เกมด้วยเหตุผลส่วนตัว^{[ 54 ]}ต่อมามีการประกาศว่าซานโตเรลลีมีอาการบาดเจ็บเรื้อรังซึ่งทำให้เขาไม่สามารถกลับมาเล่นได้ ในที่สุดเขาก็ประกาศเลิกเล่นฮอกกี้อาชีพ