Чулпан Хаматова около семи лет была замужем за актером Иваном Волковым. Она родила от него двух дочерей, Арину и Асю. Позже актриса жила с танцором Алексеем Дубининым. Они познакомились в Германии, где актриса гастролировала с театром «Современник». Они встречались до 2007 года — интересно, что все это время танцор был официально женат на другой женщине, балерине Ларисе Мергулановой.
Потом она более десяти лет Хаматова состояла в отношениях с Александром Шейном, режиссером и продюсером. От него актриса родила в 2010 году дочь Ию.
История любви Хаматовой и Шейна началась на съемочной площадке. Александр предложил актрисе роль Лили Брик в картине «ВМаяковский». Журналисты писали, что Хаматовой не понравился прописанный в сценарии характер ее героини, но заинтересовал сам проект, и она согласилась участвовать. А вскоре снялась в другом проекте, где Шейн выступал продюсером, — речь идет о сериале «Башня». За это время отношения с режиссером перешли из рабочих в личные.
43-летний Шейн не комментировал факт разрыва отношений с Чулпан Хаматовой. Он заявил прессе, что находится не в брачном агентстве, чтобы обсуждать этот вопрос. Однако позже режиссер все же добавил, что виноват перед Хаматовой, потому что «мучил ее».
Ранее много неясностей было и с самими отношениями. Журналисты и поклонники гадали, сочеталась ли Хаматова официальным браком с Шейном или нет. В 2010 году ряд СМИ написали, что пара сыграла свадьбу незадолго до рождения дочки. Однако позже эту новость опровергли источники, близкие к Хаматовой.
А в апреле 2020 года партнер актрисы по сериалу «Зулейха открывает глаза», пожелавший остаться анонимным, рассказывал таблоидам, что сейчас сердце актрисы свободно. «Она пока живет без мужа. Она совершенно не умеет отдыхать. Но такая добрая, красивая, талантливая женщина не должна долго оставаться одна. Вот только где знакомиться? Не в интернете же!» — рассказывал друг звезды.
В 2022 году актриса переехала в Латвию. Но информации по поводу ее семейного статуса по-прежнему нет.