I 1983 under en opptaksprøve for en rolle (som forøvrig gikk til Meg Tilly) i møtte Cates skuespiller Kevin Kline for første gang, og hun ble romantisk involvert i ham. De giftet seg i 1989, og hun forandret sitt navn til Phoebe Cates Kline. Paret flyttet så til Cates' hjemby, New York City, med deres to barn, sønnen Owen Joseph Kline og datteren, Greta Simone Kline. Både Owen og Greta opptrådte sammen med sine foreldre i filmen fra 2001. Owen opptrådte også i filmen fra 2005", mens Greta satset på en musikkarriere under kunstnernavnet Frankie Cosmos.