Регалии (по состоянию на март 2022 года): 2-кратный серебряный призер Олимпийских игр (2018, 2022) в спринте; чемпион мира (2017) в спринте; 2-кратный серебряный (2017, 2019) и 2-кратный бронзовый (2015, 2019) призер чемпионатов мира; 2-кратный обладатель Малого Кубка мира (2015/16, 2020/21) в спринтерских дисциплинах.
Родился 1 сентября 1990 года в Аосте (Италия).
Федерико Пеллегрино специализировался в гонках на спринтерские дистанции. В этих видах программы итальянский лыжник добился своих главных успехов. В частности, в сезонах-2015/16 и 2020/21 завоевал Малый хрустальный глобус в зачете спринтерских гонок, став первым в истории не скандинавом, кому это удалось.
На чемпионате мира-2017 в финском Лахти Федерико завоевал золото в личном спринте и серебро в командном спринте классическим стилем – в паре с Дитмаром Нёклером уступил россиянам Никите Крюкову и Сергею Устюгову.
На Играх-2018 в Пхенчхане Пеллегрино без шансов уступил в финале восходящей звезде лыжного спорта Йоханнесу Клебо, но в борьбе за второе место на последних метрах дистанции сумел на 0,02 секунды опередить россиянина Александра Большунова.
Через четыре года в Пекине-2022 итальянский лыжник вновь финишировал вторым в спринте, как и в Пхенчхане проиграв Клебо и обойдя россиянина, на сей раз Александра Терентьева.