Hayworth var gift fem ganger. Hennes første ektemann var Edward C. Judson, som hun var gift med fra 1937 til 1942. I 1943 giftet Hayworth seg med Orson Welles. De fikk en datter, men ble skilt i 1947. Året etter, på sin første reise til Europa, traff Hayworth prins Aly Khan, som var sønn av den muslimske lederen Aga Khan III. De giftet seg i 1949 og fikk en datter, prinsessen Yasmin Aga Khan (født 28. desember 1949). Ekteskapet tok slutt i 1951. Fra 1953 til 1955 var Hayworth gift med sangeren Dick Haymes og fra 1958 til 1961 med filmprodusenten James Hill.