Larry Davis – jej prvý manžel. Vzali sa v roku 1977, keď bola Kim ešte veľmi mladá. Manželstvo bolo v roku 1979 anulované.
Andre J. Lyson – druhý manžel, architekt. Manželmi boli v rokoch 1982 až 1989 a istý čas spolu žili vo Frankfurte.
Daniel Benzali – herec zo seriálu Murder One. V 90. rokoch tvorili pár približne tri roky a dokonca sa zasnúbili, no vzťah sa skončil krátko predtým, ako Cattrall prijala úlohu Samanthy v Sexe v meste.
Mark Levinson – jej tretí manžel. Vzali sa v roku 1998 a rozviedli sa v roku 2004. Spoločne napísali aj knihu Satisfaction: The Art of the Female Orgasm.
Cattrall bola v minulosti spájaná aj s bývalým kanadským premiérom Pierrom Trudeauom, hudobníkom Geraldom Casaleom či francúzskym filozofom Bernardom-Henrim Lévym.
Russell Thomas – jej súčasný partner a od decembra 2025 už aj štvrtý manžel. Spoznali sa v roku 2016 v BBC, kde Thomas pracoval ako zvukový technik. Je od Kim o 14 rokov mladší. Po takmer desiatich rokoch vzťahu sa 4. decembra 2025 zosobášili v Londýne na komornej svadbe, ktorej sa zúčastnilo iba 12 blízkych ľudí.
Zaujímavé je, že ešte v roku 2010 Cattrall tvrdila, že sa už znova vydávať nechce. Russell Thomas však zjavne jej názor zmenil – o ich vzťahu opakovane hovorila, že sa pri ňom cíti veľmi príjemne a že „stál za čakanie“.
