Nel 2002 Federica si mise in luce a livello nazionale agli italiani di Gubbio, quando per la prima volta salì sul podio con un terzo posto nei 200 m stile libero in 2'03"82 alle spalle di Cecilia Vianini e Sara Goffi. L'anno dopo si affermò come stileliberista italiana emergente per gli ottimi risultati conseguiti ai Nazionali primaverili in cui andò a medaglia in tutte le distanze affrontate (1º posto nei 50, 3º nei 100 e 2º nei 200 m). I piazzamenti conseguiti le valsero la prima convocazione in nazionale assoluta come staffettista. Diede il proprio contributo alla 4x100 stile libero ai mondiali di Barcellona, nuotando nelle fasi eliminatorie in 55"60. In stagione fece esperienza anche con la nazionale giovanile agli europei di Glasgow vincendo l'argento nei 100 stile libero in 56"24 e nella 4x100 mista. Alla fine dell'anno ancora riscontri positivi agli invernali in vasca corta: seconda nei 50 stile libero dietro a Cristina Chiuso in 25"10 e prima sia nei 100 m sia nei 200 con i nuovi primati italiani di 53"89 e 1'56"74.