Federico Pellegrino (Aosta, 1 september 1990) is een Italiaanse langlaufer. Hij vertegenwoordigde zijn vaderland op de Olympische Winterspelen 2014 in Sotsji en op de Olympische Winterspelen 2018 in Pyeongchang.
Pellegrino maakte zijn wereldbekerdebuut op 11 maart 2010 in Drammen, drie dagen later scoorde hij in Oslo zijn eerste wereldbekerpunten. In december 2010 behaalde de Italiaan in Davos zijn eerste toptien klassering in een wereldbekerwedstrijd. Een maand later stond hij in Liberec voor de eerste maal in zijn carrière op het podium van een wereldbekerwedstrijd. Op de wereldkampioenschappen langlaufen 2011 in Oslo eindigde Pellegrino als twaalfde op het onderdeel sprint. In Val di Fiemme nam de Italiaan deel aan de wereldkampioenschappen langlaufen 2013. Op dit toernooi eindigde hij als twaalfde op de sprint, op het onderdeel teamsprint eindigde hij samen met David Hofer op de vijfde plaats. Tijdens de Olympische Winterspelen van 2014 eindigde hij als elfde op de sprint, op de teamsprint eindigde hij samen met Dietmar Nöckler op de elfde plaats.