С августа 2009 по октябрь 2010 года Кэри Маллиган встречалась с Шайей Лабафом, партнёром по фильму «Уолл-стрит: Деньги не спят».

В 2011 году Кэри обручилась с музыкантом Маркусом Мамфордом, лидером группы Mumford & Sons. 21 апреля 2012 года пара сыграла свадьбу.

В апреле 2015 года стало известно о том, что Кэри беременна.