"Io e lui ci siamo massacrati, quindi è evidente che non eravamo destinati a essere importanti l'uno per l'altra": Federica Pellegrini lo ha detto in un'intervista a La Stampa a proposito del suo ex fidanzato, Filippo Magnini. I due sono stati insieme tra il 2011 e il 2017. Oggi lui è felicemente sposato con Giorgia Palmas, dalla quale ha avuto una bimba di nome Mia, mentre la campionessa di nuoto è felice insieme al marito Matteo Giunta e alla loro piccola Matilde. A proposito del loro addio, Magnini in passato aveva detto: "È stata una bellissima storia, durata tanto, in anni importanti… Non era più sicura dell'amore. Mi ha lasciato lei. Ho sofferto molto, ho sperato per un anno, adesso ho girato pagina, è finita".
Parlando delle sue relazioni passate, poi, la Pellegrini ha raccontato: "Non sono state violente, qualche parola di troppo nelle prime esperienze sentimentali magari. Io ho avuto altri problemi, tira e molla, tradimenti, mi sono incasinata la vita, sono diventata una macchina da gossip: l’ho usato, mi ha travolto, ora sto alla larga. Appena c’è traccia di gossip taccio". Adesso, comunque, va tutto a gonfie vele con suo marito Matteo. I due, all'inizio della loro relazione, hanno preferito mantenere nascosto tutto per evitare chiacchiere. Sono usciti allo scoperto solo quando la campionessa di nuoto si è ritirata dalle gare. Giunta e la Pellegrini si sono sposati ad agosto 2022 a Venezia. Poi il 3 gennaio 2024 è nata Matilde.