I 1989 giftet De Mornay seg og skilte seg med forfatter og manusforfatter Bruce Wagner. På begynnelsen av 1990-tallet ble hun kjæreste med Leonard Cohen. De to møttes første gang i et selskap hjemme hos Robert Altman. I tenårene hadde hun ambisjoner om å bli singer-songwriter. Enkelte nære venner av paret rapporterte at de var forlovet en kort stund, men at de ikke hadde planlagt å gifte seg. ble spilt inn i Tacoma, utenfor Seattle, og Cohen var med til Seattle og i De Mornays campingvogn skrev han blant annet «Tacoma Trailer» (på albumet ). Hun er kreditert både som medprodusent og -arrangør på hans album (1992). Fra 1995 til 2002 var hun gift med Ryan O'Neal. De fikk de to døtrene Sophia (født 1997) og Veronica (født 2001) sammen.