2009 жылы Римде өткен әлем чемпионатында Пеллегрини 400 метрге еркін жүгіруден алтын медаль алып, 4 минуттық кедергіден өткен алғашқы әйел жүгіруші атанды. Ол 200 метрге еркін жүгіруден де алтын медаль алып, 1:52,98 уақытпен өзінің әлем рекордын бұзды. 2009 жылы Стамбулда өткен Еуропа чемпионатында ол 1: 51:17 уақытпен 200 метрге еркін жүгіруде әлем рекордын бұзды. 2010 жылғы Еуропа чемпионатында
Будапештте Пеллегрини Лотте Фриз мен Офели-Сириэль Этьеннен кейін 800 м еркін стильде қола медальді, ал 1: 55.45 уақытында 200 м еркін стильде алтын медальді жеңіп алды. Сол жылы ол Лаур Манадуның бұрынғы жаттықтырушысы Филипп Лукаспен жұмыс істейтінін жариялады.