Vice-championne olympique du 200 m nage libre en Athènes 2004, Federica Pellegrini remporte le titre olympique de cette même épreuve quatre ans plus tard à Pékin 2008. Les Championnats du monde 2011 qui lui permettent à nouveau de tutoyer à nouveau les sommets. Aussi, la nageuse italienne part aux Jeux de Londres 2012 pour « casser la baraque ».

Finalement, elle échoue dans les trois épreuves auxquelles elle participe. Elle termine cette édition des Jeux Olympiques sans médaille autour du cou et fortement déçue.

Désignée pour être porte-drapeau lors de la cérémonie d’ouverture des Jeux de Rio 2016, elle ne fait pas mieux que 4ème du 200 mètres nage libre. Mais, la nageuse n’était pas finie. Finalement à 29 ans, elle remporte un nouveau titre mondial en 2017. Elle bat la meilleure nageuse du moment, Katie Ledecky sur 200 m nage libre. Voilà qui a incité la sextuple championne du monde à rester compétitive.

C’est ainsi que Federica Pellegrini s’est fixée les Jeux Olympiques de Tokyo 2020 comme dernier objectif sportif. En dépit d’une cinquième finale olympique consécutive sur 200 m nage libre, la championne italienne a une nouvelle fois raté le podium. Mais elle n’est pas venue à Tokyo pour rien. A l’issue des Jeux, ses confrères l’ont élue comme représentante au sein de la commission des athlètes du CIO. Elle pouvait donc mettre fin à son immense carrière sportive. Elle continuera de donner un coup de main à l’International Swimming League, une compétition professionnelle dont elle est ambassadrice. Elle sera surtout une membre active de la commission de coordination du CIO en charge des Jeux de Brisbane 2032.