Il 26 luglio 2009 Federica Pellegrini entra definitivamente nella leggenda dei Campionati Mondiali di Roma.

Quel giorno disputò i 400 stile libero nei quali vinse il primo oro mondiale in carriera ottenendo il nuovo record del mondo. Oltre alla medaglia arrivò quel traguardo storico: fu la prima nuotatrice a scendere sotto i 4’00 minuti con un tempo di 3’59”15. Due giorni più tardi gareggiò anche nei 200 stile libero vincendo di nuovo l’oro e ottenendo un altro primato mondiale, inferiore di 0”80 al precedente. La ragazza con il tempo di 1’52”98 diventò la prima e unica donna capace di scendere sotto al minuto e 53.  Il titolo, inoltre, le consegnò la doppietta 200–400 m stile libero, impresa riuscita in precedenza solo a Laure Manaudou e alla tedesca dell’Est Heike Friedrich. A oltre 14 anni di distanza quel tempo non è stato ancora raggiunto da nessun’altra nuotatrice.

Federica Pellegrini nella sua carriera ha realizzato ben 11 volte il record del mondo, il suo palmares vanta 26 ori, 3 medaglie olimpiche, 19 medaglie mondiali e 37 medaglie europee. È senza dubbio la più grande nuotatrice italiana di sempre capace di vincere la sua prima medaglia olimpica a soli 16 anni.