McGillis giftet seg med Boyd Black i 1979, de tok ut skilsmisse i 1981. Hun giftet seg deretter med Fred Tillman i 1989, og de hadde to døtre: Kelsey og Sonora, sammen. Paret skilte seg i 2002. McGillis kom ut som lesbisk i april 2009 under et intervju med SheWired.com, en LHBT-orientert nettsted. I 2010 inngikk Kelly McGillis sivilt partnerskap under en seremoni i Collingswood, New Jersey med Melanie Leis, en salgskonsulent fra Philadelphia. Hun og McGillis møttes for første gang i 2000 da Leis arbeidet som bartender. I 2012 spilte hun i filmen The Innkeepers.