Skribu daŭrigon por ĉi tiu paragrafo - Origine de Nus, Pellegrino debutis en la Monda Pokalo en la sezono 2009-10. Li atingis siajn plej bonajn rezultojn en la sprintokazaĵoj kaj gajnis la Sprintpokalon en la sezono 2015-16, iĝante la unua ne-skandinava gajninto de la Sprint-Monda Pokalo. En la 30-a de novembro 2018, Pellegrino gajnis 12 individuajn venkojn en la Monda Pokalo, ĉiuj el ili sprintas: li tenas la rekordon por la plej multaj individuaj venkoj por italo en la Monda Pokalo de Cross-Country. Li gajnis sian unuan internacian medalon en skiado ĉe la Monda Ĉampioneco en 2015
en Falun, Svedio. Kune kun Dietmar Nöckler, Pellegrino gajnis bronzan medalon en teama sprinto, klasikaĵo. En 2017 li iĝis Monda Ĉampiono post venko en la sprinta freŝtila okazaĵo dum la Monda Ĉampioneco de 2017 en Lahti, Finnlando. Tio estis la unua ora medalo por la italaj viroj ĉe la Nordiaj Mondoj ekde Renato Pasini kaj Cristian Zorzi venkis en la teama sprinto en 2007. Li estis parto de la itala teamo, kiu gajnis la duan sinsekvan medalon de la nacio en la teama sprintokazaĵo, ĉi-foje arĝentan medalon kune kun teamamiko Dietmar Nöckler.