Свою личную жизнь актриса не комментирует. Долгое время Рейчел была помолвлена с режиссёром Дарреном Аронофски. А 31 мая 2006 года у пары родился сын Генри. Правда рождение общего ребенка, увы, не укрепило их отношения, и в ноябре 2010 года пара заявила о своем решении расстаться после 9 лет гражданского брака.

Как позже сказали представители актрисы, за несколько месяцев до разрыва они несколько месяцев жили раздельно. Однако, Рейчел и Даррен сказали, что остаются хорошими друзьями и вместе будут воспитывать сына.

В декабре 2010 года актриса начала встречаться с актером Дэниелом Крэйгом. 22 июня 2011 года в Нью-Йорке пара тайно поженилась.