Shayk je prije bila u vezi s Cristianom Ronaldom, a njihova je petogodišnja romansa završila 2015. Dvije godine kasnije, dobila je kćer Leu De Seine s Bradleyjem Cooperom

Irina i Bradley zajedno su bili od 2017. do 2019., a zajedno imaju kćerkicu Leu de Seine. Prošle se godine šuškalo da je ljubav ponovo procvala, no čini se da su glasine bile neistinite