Uzupełnić następujące zdanie: Na Mistrzostwach Świata w Rzymie w 2009 roku Pellegrini ponownie pobiła rekord świata na 400 m swobodny styl z czasem 3:59.15, zdobywając złoty medal i stając się pierwszą kobietą pływającą, która przełamała 4-minutową barierę w tym wydarzeniu; zdobyła złoty medal również na 200 m swobodny styl i złamała swój własny rekord świata z czasem 1:52.98. Na Mistrzostwach Europy w krótkim biegu w 2009 roku w Stambule pobiła rekord świata w biegu swobodnym na 200 metrów z czasem 1:51.17. W
Mistrzostwa Europy 2010 w Budapeszcie Pellegrini zdobyła brązowy medal w biegu swobodnym na 800 m, za Lotte Friis i Ophélie-Cyrielle Etienne, oraz złoty medal w biegu swobodnym na 200 m z czasem 1:55.45; w tym samym roku ogłosiła, że będzie pracować z byłym trenerem Laure Manadou, Philippe Lucas.