Hun giftet seg i en alder av 21 år med kjemiker Arthur Klein og fikk deretter sitt første barn, Melitta. Sønnen Hans kom i 1907 og deretter hennes andre sønn Erich i 1914. Klein slet med depresjon på grunn av svangerskapene som tok på. Dette og det ulykkelige ekteskapet førte til at Klein søkte behandling. Kort tid etter at familien flyttet til Budapest i 1910, startet Klein på et terapikurs hos psykoanalytikeren Sándor Ferenczi. Det var i løpet av denne tid sammen at Klein fikk interesse for å studere psykoanalyse.