Грейс Келли имела непродолжительные романы с такими актерами и другими известными людьми как Алекс д’Арси, Фрэнк Синатра, Марлон Брандо, Кэри Грант, Джеймс Стюарт, Дэвид Нивен, Кларк Гейбл, Гэри Купер, Бинг Кросби и некоторыми другими.

В 1955 году, во время съемок фильма Альфреда Хичкока «Поймать вора» во Франции, Грейс познакомилась с князем Монако Ренье III. Спустя год, 18-19 апреля 1956 года, состоялась свадьба Грейс Келли и Ренье III, после чего Грейс стала княгиней и оставила свою кинокарьеру.

В их браке родилось трое детей - принцесса Монакская Каролина (родилась 23 января 1957 года), князь Альберт II (родился 14 марта 1958 года) и принцесса Стефания Мария Елизавета (родилась 1 февраля 1965 года).

С 1977 по 1981 год, когда отношения с Ренье III стали натянутыми, Грейс Келли тайно встречалась с режиссером-документалистом Робертом Дорнхельмом.