Täytä seuraava lause: Vuonna 2009 Rooman maailmanmestaruuskilpailussa Pellegrini rikkoi jälleen maailmanennätyksen 400 metrin vapaasti uimalla 3:59.15:n ajan, voittaen kultamitalin ja tullakseen siten ensimmäiseksi naispuoliseksi uimaajaksi, joka rikkoi 4 minuutin esteen tapahtumassa; hän voitti kultamitalin myös 200 metrin vapaasti uimalla ja hän rikkoi oman maailmanennätyksensä 1:52.98:n ajan. Vähintään
Vuonna 2009 hän rikkoi maailmanennätyksen 200 metrin vapaastijuoksussa 1:51,17:lla. Vuoden 2010 Euroopan mestaruuskilpailussa Budapestissa Pellegrini voitti 800 metrin vapaasti juoksemisessa pronssimitalin Lotte Friisin ja Ophélie-Cyrielle Etiennein jälkeen ja 200 metrin vapaasti juoksemisessa kultamitalin 1:55.45:n aikaan. Samana vuonna hän ilmoitti työskentelevänsä Laure Manadon entisen valmentajan Philippe Lucasin kanssa.