4 év után szakított Gillian Anderson és párja, Peter Morgan, forgatókönyvíró, aki nemcsak a 2006-os A királynő c. filmért volt felelős, hanem a netflixesA koronáért is, aminek utolsó, negyedik évadában Anderson is szerepelt, ő alakította Margaret Thatchert, Anglia első női miniszterelnökét. A Page Six információi szerint a pár A korona forgatása után, békésen váltak el egymástól.
Andersonnak eddig két férje volt, az elsőtől, Clyde Klotztól 1997-ben vált el, ebből a kapcsolatából született egy lánya, a ma 26 éves Piper. A színésznő ezután Julian Ozanne, filmproducer felesége lett, ez a kapcsolat 2005-ig tartott. Peter Morgannel (aki szintén volt házas, feleségétől, Lila Schwarzenbergtől 2014-ben vált el, 5 gyerekük született) 2016-ban kezdtek el randizni. Anderson menedzserei eddig nem nyilatkoztak arról, miért mentek szét.