喺2009年羅馬世界<unk>比賽上,佩列格里尼以3:59.15的時間再次打破400米自由泳的世界紀錄,贏得金牌,成為第一個打破4分鐘障礙的女游泳者; 她在200米自由泳中也贏得了金牌,並以1:52.98的時間打破了自己的世界紀錄. 喺2009年伊斯坦布爾嘅歐洲短跑冠軍賽上,佢以1:51.17嘅時間打破咗200米自由式世界紀錄. 喺2010年歐洲冠軍賽上
喺布達佩斯,佩列格里尼喺800米自由式跑中獲得銅牌,落後於洛特. 弗里斯 (Lotte Friis) 同奧菲莉-賽里埃爾. 埃蒂安 (Ophélie-Cyrielle Etienne),喺200米自由式跑中獲得金牌,當時嘅時間係1:55.45;同一年,佢宣布佢將同前任教練菲利普. 盧卡斯 (Philippe Lucas) 合作.