С 1979 по 1994 год Анна Самохина была замужем за однокурсником по Ярославскому театральному училищу Александром Самохиным. В 1983 году у них родилась дочь Александра, которая также стала актрисой.

С 1994 по 2001 год актриса была замужем за бизнесменом Дмитрием Коноровым, с которым она организовала киностудию «Диапазон», а также сеть ресторанов. После расставания с Дмитрием Анна продала все рестораны.

С 2004 по 2006 год Анна жила фактическим браком со своим старым приятелем Евгением Фёдоровым.