ซ็อง ฮเย-ริมสมรสครั้งแรกกับรี พย็อง (리평, 李平) บุตรชายของรี กี-ย็อง (리기영, 李箕永) นักเขียนชาวเกาหลีเหนือ มีธิดาด้วยกันหนึ่งชื่อรี อก-ดล (리옥돌)

หลังจากที่เธอหย่าขาดกับอดีตสามีในปี พ.ศ. 2511 เธอเริ่มคบหากับคิม จ็อง-อิล ซึ่งเชื่อว่าเธอน่าจะเป็นอนุภริยาคนแรกของเขา ทั้งสองมีบุตรด้วยกันหนึ่งคนคือคิม จ็อง-นัม (김정남, 金正男) เมื่อปี พ.ศ. 2514 ซึ่งในระยะเวลาหนึ่งเขาเคยเป็นลูกรักของบิดา เรื่องการมีบุตรกับซ็อง ฮเย-ริมถูกคิม อิล-ซ็องเก็บเป็นความลับจนถึงปี พ.ศ. 2518[6]