С 1991 по 1995 год Кейт Уинслет встречалась с актёром и писателем Стивеном Тредром.

22 ноября 1998 года Кейт Уинслет вышла замуж за режиссёра Джима Триплтона. В 2000 году у пары родилась дочь Миа. В 2001 году Кейт и Джим расстались.

24 мая 2003 года Уинслет вышла замуж за режиссера Сэма Мендеса. 22 декабря 2003 года у пары родился сын Джо Алфи. Весной 2010 года Кейт и Сэм расстались.

В декабре 2012 года Кейт вышла замуж в третий раз за миллионера Неда Рокнролла.

В начале июня 2013 года стало известно, что пара ждет ребенка.

11 декабря 2013 года Кейт Уинслет сообщила о том, что она в третий раз стала мамой. Ребенок звезды появился на свет еще в прошедшую субботу – 7 декабря, но по какой-то причине актриса скрыла факт родов от журналистов и вездесущих папарацци. В конце декабря стало известно, что мальчику даль имя - Беар.