С 2007 по 2008 год Оливия Палермо встречалась с Брайаном Лайнхардтом.

В конце 2008 года начала встречаться с Йоханнесом Хьюблом, который также работает моделью.

1 января 2014 года Оливия и Йоханнес обручились.

21 июня 2014 года влюбленные тайно поженились в Манхэттен Сити Холле.