Federica Pellegrini (ur. 5 sierpnia 1988 w Mirano) – włoska pływaczka specjalizująca się w stylu dowolnym, złota i srebrna medalistka olimpijska, pięciokrotna mistrzyni świata i siedmiokrotna mistrzyni Europy na długim basenie, wielokrotna rekordzistka świata. Jako pierwsza kobieta w historii przepłynęła 400 m stylem dowolnym poniżej czterech minut.
Na igrzyskach olimpijskich w Atenach w 2004 roku zdobyła srebrny medal na 200 m stylem dowolnym. Jest zdobywczynią siedmiu medali mistrzostw świata w tej konkurencji, w tym trzech złotych (2009, 2011, 2017). Ma w swoim dorobku także osiem medali mistrzostw świata na krótkim basenie, w tym złoty, który zdobyła w 2016 roku na dystansie 200 m stylem dowolnym. Do jej osiągnięć należą również trzy medale mistrzostw Europy na krótkim basenie: złoty na 200 m (2005), srebrny na 400 m (2006) oraz brązowego na 400 m (2005). W półfinale mistrzostw świata w 2007 ustanowiła rekord świata na 200 m (1:56.47), który przetrwał do finału tej imprezy gdy pobiła go Laure Manaudou. Na mistrzostwach świata w Rzymie w 2009 zdobyła złoty medal na 400 m w stylu dowolnym oraz ustanowiła nowy rekord świata na tym dystansie (3:59:15), a trzy dni później ten wyczyn powtórzyła na dystansie dwukrotnie krótszym, poprawiając swój rekord świata ustanowiony dzień wcześniej w półfinale aż o 0,69 sek.