ไม่นานหลังจากที่สเตฟานีเข้าร่วมวงโนเดาต์ เธอกับเพื่อนร่วมวง โทนี แคแนล เริ่มคบหากัน เธอเล่าว่า ค่อนข้างสละเวลาอย่างมากในความสัมพันธ์ครั้งนี้ สเตฟานีวิจารณ์ว่า "ทุกสิ่งที่ฉันทำ คือเพื่อโทนี และภาวนากับพระเจ้าว่าขอให้มีลูกกับเขา"[107] ระหว่างช่วงนี้ วงเกือบต้องแยกกันไปเพราะความสัมพันธ์ที่ล้มเหลวของสเตฟานีกับแคแนล[108] โดยแคแนลเป็นผู้บอกเลิกเธอ[109] การเลิกราครั้งนี้เป็นแรงบันดาลใจในเนื้อเพลงให้แก่สเตฟานี หลายเพลงในอัลบัม ทราจิกคิงดอม อย่างเช่น "โดนต์สปีก", "ซันเดย์มอร์นิง" และ "เฮย์ยู!" เล่าเรื่องราวความสัมพันธ์ลุ่ม ๆ ดอน ๆ ของทั้งคู่[110] หลายปีต่อมา สเตฟานีร่วมแต่งเพลงดัง "คูล" ที่เล่าถึงความสัมพันธ์ในฐานะเพื่อน ในอัลบัมเดี่ยวเปิดตัวชุด เลิฟ. แอนเจิล. มิวสิก. เบบี.[111]

สเตฟานีพบกับนักร้องนำและมือกีตาร์วงบุช เกวิน รอสส์เดล ในปี 1995 วงโนเดาต์และบุชเล่นเป็นวงนำในคอนเสิร์ตช่วงวันหยุดของสถานีวิทยุ เคอาร์โอคิว[15] ทั้งคู่แต่งงานเมื่อ 14 กันยายน 2002 ที่สวนโคเวนต์ในโบสถ์เซนต์พอลส์ ในลอนดอน งานแต่งงานครั้ง 2 จัดขึ้นที่ลอนแอนเจลิสในอีก 2 อาทิตย์ถัดมา[112]

สเตฟานีมีบุตรชาย 3 คนกับรอสส์เดล ได้แก่ คิงสตัน เจมส์ แม็กเกรเกอร์ รอสส์เดล เกิด 26 พฤษภาคม 2006[113] ซูมา เนสตา ร็อก รอสส์เดล เกิด 21 สิงหาคม 2008[114] และอพอลโล โบอี ฟลินน์ รอสส์เดล เกิด 28 กุมภาพันธ์ 2014[115] เมื่อวันที่ 3 สิงหาคม 2015 สเตฟานีฟ้องหย่ารอสส์เดล โดยให้เหตุผลว่า "เข้าถึงความแตกต่างไม่ได้"[116] การหย่าร้างสิ้นสุดลงเมื่อ 8 เมษายน 2016 โดยรอสส์เดลตกลงที่จะแบ่งทรัพย์สินสมรสไม่เท่ากัน[117]

เมื่อ 25 พฤศจิกายน 2015 สเตฟานีและเพื่อนร่วมรายการ เดอะวอยซ์ และเป็นนักร้องเพลงคันทรี เบลก เชลตัน ประกาศว่าคบหากันอยู่[118]