I 1956 giftet hun seg med komponisten Toshi Ichiyanagi. Ekteskapet varte til 1962 da hun giftet seg med den amerikanske jazzmusikeren og filmprodusenten Anthony Cox. Dette ekteskapet ble annullert 1. mars 1963, og de giftet seg igjen 6. juni samme år for igjen å bli endelig skilt 21. februar 1969. De fikk en datter sammen, Kyoko Chan Cox (født 8. august 1963), som Yoko Ono etter en bitter kamp fikk foreldreretten over. I 1971 bortførte Cox sin datter og gikk under jorden. Kyoko og Yoko Ono ble først gjenforent i 1998.