Будучи подростком, Сара Гилберт поняла, что она лесбиянка. В 2001 году Гилберт начала отношения с продюсером Эллисон Адлер. У пары двое детей: сын Леви Хэнк (родила Адлер в октябре 2004 года), и дочь Сойер (родила Гилберт 2 августа 2007 года).

В августе 2011 года Сара Гилберт и Эллисон Адлер расстались. После распада пары, Гилберт начала отношения с композитором и вокалисткой группы «4 Non Blondes» Линдой Перри.

30 марта 2014 года Гилберт и Перри поженились.

9 сентября 2014 года в своем ток-шоу «Разговор» Сара Гилберт объявила, что она ждет ребенка.

28 февраля 2015 года у Сары и Линды родился сын Родс Эмилио.