Federica Pellegirni ha vissuto diversi amori, passionali e tormentati, nei suoi anni come campionessa di nuoto di fama mondiale e ancora oggi fanno discutere. Una delle storie più note, è quella avuta con il nuotatore Luca Marin, che è terminata quando Federica ha incontrato Filippo Magnini, altro suo grande amore con cui ha condiviso una lunga relazione durata fino al 2017.