Кейт Босуорт встречалась с актером Мэттом Закри в 2000-2002 годах. Затем с актером Орландо Блумом в 2002-2006 годах. После него - с моделью Джеймсом Руссо. Затем некоторое время онв встречалась с актером Александром Скарсгардом.

В июле 2011 года Кейт начала встречаться с режиссёром Майклом Полишем. В августе 2012 года пара объявила о своей помолвке, а 31 августа 2013 года Кейт и Майкл поженились.