ตอนอายุ 18 ปี แต่งงานกับนักร้องเพลงร็อก เฟรดดี้ มัวร์ เมื่อปี 1980 แต่งได้ 4 ปี ก็ต้องเลิกร้างกันไป ช่วงตอนเล่นหนัง St. Elmo"s Fire เธอพบรักกับพระเอกเวลานั้น อิมิลโล เอสเตเวซ ถึงขั้นหมั้นหมาย แต่สุดท้ายการหมั้นถูกยกเลิกหลังคบหากัน 3 ปี

ต่อมาก็พบรักกับพระเอกคนดัง บรูซ วิลลิส ในกองถ่ายหนังเรื่อง Stakeout หลังคบหาดูใจไม่ถึงปี ทั้งคู่ตัดสินใจแต่งงานเมื่อ 21 พฤศจิกายน ค.ศ. 1987 และใช้ชีวิตคู่ยาวถึง 13 ปี โดยมีลูกสาวถึง 3 คน ก่อนตัดสินใจหย่าร้างเมื่อวันที่ 18 ตุลาคม ค.ศ. 2000

หลังจากนั้นเดมีเริ่มตกเป็นข่าวกับดาราหนุ่มๆ ในฮอลลีวู้ดหลายๆ แต่ละคนล้วนเป็นพระเอกรุ่นน้องทั้งสิ้นทั้ง โอเว่น วิลสัน โทบี้ แมกไกวร์ รวมทั้ง โคลิน ฟาร์เรล ต่อมาได้คบหาพระเอกดาวรุ่งดวงใหม่ แอชตัน คุตเชอร์ ที่อายุห่างกันถึง 16 ปี โดยทั้งคู่เป็นสามี-ภรรยาถูกต้องตามกฎหมายแล้วเมื่อปลายเดือนกันยายน 2005 แต่ทั้งคู่ได้เซ็นใบหย่าร้างกันเมื่อเดือนธันวาคมปี 2013