Pellegrini heeft sinds 2009 het wereldrecord (1.52,98) op de 200 meter vrije slag in handen. In Tokio vestigde ze afgelopen zomer een record door als eerste zwemster op vijf achtereenvolgende Olympische Spelen aan dezelfde afstand mee te doen. Ze deed dat eerder in 2004 (zilver), 2008 (goud), 2012 (5e) en 2016 (4e).