С конца 2009 года недолгое время встречалась с американским актером Леонардо Ди Каприо (по заявлениям таблоидов), хотя сама Анна неоднократно опровергала такие слухи, настаивая на том, что с Ди Каприо у них исключительно дружеские отношения.

В начале 2010 года Анна познакомилась с вокалистом Maroon 5 Адамом Левином на вечеринке Sports Illustrated Swimsuit Issue в Лас-Вегасе, где выступали музыканты. У пары завязались романтические отношения, которые продлились всего два года. И в апреле 2012 года Анна и Адам объявили о том, что они расстались.

В феврале 2013 года Анна недолго встречалась с шотландским ди-джеем, певцом, автором песен и музыкальным продюсером Кальвином Харрисом.

В мае 2013 года стало известно, что Анна начала встречаться с Мэттом Харви - питчером американского профессионального бейсбольного клуба "Нью-Йорк Метс".

В 2014 году Анна начала встречаться с вице-президентом одного из департаментов Yahoo! Адамом Каханом. 19 марта 2015 года Анна сообщила о том, что они с Адамом ждут появления своего первенца.

25 июня 2015 года Анна родила дочь Аляску.