Мария Кириленко встречалась с теннисистом Игорем Андреевым.

С декабря 2011 года стало известно об ее отношениях с хоккеистом Александром Овечкиным. В канун нового 2013 года Александр сделал предложение Марии.

В июле 2014 года пара рассталась и расторгла помолвку по инициативе Марии. В подробности спортсменка не вдавалась и сообщила лишь, что "причин много", а своему бывшему возлюбленному пожелала "дальнейших спортивных успехов".

В январе 2015 года стало известно, что Мария Кириленко вышла замуж. Избранником спортсменки стал российский бизнесмен Алексей Степанов.

В начале февраля стало известно, что в семье Марии и Алексея ожидается пополнение, и что Мария находится уже на пятом месяце беременности.

В июле 2015 года стало известно, что Мария родила сына.