מלא את המשפט הבא: באליפות העולם 2009 ברומא, פלגריני שברה שוב את השיא העולמי ב-400 מטר חופשי עם זמן של 3:59.15, זכתה במדליית זהב ובכך הפכה לשחיינית הראשונה ששברה את מחסום 4 הדקות באירוע; היא זכתה במדליית זהב גם ב-200 מטר חופשי והיא שברה את שיא העולם שלה עם זמן של 1:52.98. ב
באליפות אירופה 2009 במסלול קצר באיסטנבול, היא שברה את שיא העולם ב-200 מטר חופשי עם זמן של 1: 51.17. באליפות אירופה 2010 בבודפשט, פלגריני זכתה במדליית הברונזה ב-800 מטר חופשי, מאחורי לוטה פריס ואופליה-סיריאל אטיאן, ומדליה זהב ב-200 מטר חופשי עם זמן של 1: 55.45; באותה שנה, היא הודיעה כי היא תעבוד עם המאמן לשעבר של לורה מנדו, פיליפ לוקאס.