Vyplňte nasledujúcu vetu: Na majstrovstvách sveta v Ríme v roku 2009 Pellegrini opäť prekonala svetový rekord v 400 m voľným štýlom s časom 3:59.15, vyhrávajúc zlatú medailu a tým sa stala prvou plavkyňou, ktorá prekonala 4-minútovú bariéru v podujatí; vyhrala zlatú medailu aj v 200 m voľným štýlom a prekonala svoj vlastný svetový rekord s časom 1:52.98. Na majstrovstvách Európy v krátkom behu v roku 2009 v Istanbule zlomila svetový rekord v 200 m voľným štýlom s časom 1:51,17. Na
Na majstrovstvách Európy v Budapešti v roku 2010 získala bronzovú medailu na 800 m voľným štýlom za Lotte Friisovou a Ophélie-Cyrielle Etienneovou a zlatú medailu na 200 m voľným štýlom s časom 1:55.45; v tom istom roku oznámila, že bude pracovať s bývalým trénerom Laure Manadou, Philippe Lucasom.