Nuotatrice italiana. Dopo essersi messa in luce ai campionati europei juniores del 2003, dove consegue
due medaglie d'argento (100 metri stile libero, 4x100 mista), si consacra definitivamente
alle Olimpiadi di Atene del 2004, dove ottiene una prestigiosa medaglia
d'argento nei 200 m stile libero, sfiorando peraltro di pochissimo l'oro. Con questo risultato la
P. entra
di diritto nel novero delle nuotatrici italiane più forti di tutti i tempi. Prima di lei, solo Novella
Calligaris, 32 anni prima, era riuscita a salire su un podio olimpico. Ai Mondiali di nuoto di a Montreal del 2005
ripete lo stesso risultato di Atene, ottenendo il secondo posto nei 200 m stile libero.
Dopo piazzamenti non soddisfacenti agli Europei di nuoto del 2006
a Budapest, ai mondiali di Melbourne del 2007 stabilisce il record italiano nei 400 stile libero con il tempo di 4'06"51.
Tre giorni dopo ottiene il record del mondo nella semifinale dei 200 stile libero con il tempo di 1'56"47,
battuto però meno di 24 ore dopo dalla francese Laure Manaudou nella finale che la vedrà piazzarsi al terzo posto.
Negli Europei di nuoto del 2008 ad Eindhoven (Olanda), dopo la profonda delusione per la squalifica dalla sua gara preferita, i 200 stile libero,
si riprende appieno conquistando l'argento e il bronzo nelle due
staffette, rispettivamente 4x100 e 4x200 stile libero, e dando una grande
prestazione nei 400 stile libero dove ottiene l'oro e il record del mondo.
Alle Olimpiadi di Pechino del 2008 nella gara dei 400 sl si classifica solo al quinto posto, ma conquista il podio più alto
nei 200 sl con il tempo di 1'54"82, nuovo record del mondo (n. Mirano, Venezia 1988).
Pechino 2008: record del mondo di Federica Pellegrini nella batteria dei 200 m stile libero
Oro e nuovo record del mondo per Federica Pellegrini nella finale dei 200 m stile libero