Osatu hurrengo esaldia: Jatorriz Nus-ekoa, Pellegrinok 2009-10 denboraldian egin zuen bere lehen debuta Munduko Kopan. Sprint probetan emaitzarik onenak lortu ditu eta 2015-16 denboraldian Sprint Kopa irabazi zuen, Sprint Munduko Kopa irabazi zuen lehen ez-eskandinaviarra bihurtuz. 2018ko azaroaren 30ean, Pellegrinok 12 norbanako garaipen irabazi ditu Munduko Txapelketan, denak sprintean: Italiar batek Cross-Country Munduko Txapelketan irabazi duen norbanako garaipen gehienaren errekorra du. Lehenengo domina irabazi zuen nazioarteko lasterketan.
2015eko Munduko Txapelketa, Falun, Suedia. Dietmar Nöcklerrekin batera, Pellegrinok brontzezko domina irabazi zuen taldeko esprintean, klasikoan. 2017an munduko txapeldun bihurtu zen, Finlandiako Lahti munduko txapelketan sprint estilo libreko proba irabazi ondoren. Nordic Worlds txapelketako Italiako gizonezkoen lehen urrezko domina izan zen Renato Pasini eta Cristian Zorzik 2007an talde esprintean irabazi zutenetik. Taldearen sprint txapelketan bigarren domina irabazi zuen Italiako taldeko kide izan zen, oraingoan zilarrezko domina Dietmar Nöckler taldekidearekin batera.