Han fullførte sitt studium ved institutt for fotografering i Roma. I begynnelsen av 1990-årene flyttet Pellegrini til Paris og arbeidet i de følgende årene som fotojournalist. I 2005 mottok han sin første utmerkelse fra World Press Photo for sine fotografier om aids i Uganda. I 2001 ble Pellegrin tildelt et stipend fra Hasselblad Foundation.