Kleopatra Thea ble gift hele tre ganger: Hun giftet seg med Aleksander I Balas (gresk: Αλέξανδρος Βάλας) en gang rundt 150 f.Kr.. Denne foreningen frambragte Antiokos VI Dionysos. Aleksander I Balas var en verken populær eller særlig effektiv hersker. Ekteskapet ble oppløst av hennes far. Aleksander I Balas døde i et slag mot Demetrios II Nikator i 145 f.Kr. Kleopatra Thea giftet seg med Demetrios II Nikator, (gresk: ) i 145 f.Kr. Kleopatra fødte ham to sønner som senere ble konger: Selevkos V Filometor, Antiokos VIII Grypos, og muligens en datter ved navn Laodike. Demetrios ble tatt til fange av Partia i 139 f.Kr. og satt i fangenskap fram til 129 f.Kr. Han ble myrdet ved Tyr i 125 f.Kr. på ordre av sin hustru Kleopatra Thea. Kleopatra Thea giftet seg med Demetrios' yngre bror, Antiokos VII Sidetes, i 137 f.Kr. etter at Demetrios var tatt til fange av partierne. Kleopatra og Antiokos VII hadde flere barn: Antiokos IX Kyzikenos og sannsynligvis Antiokos, Selevkos og en eller kanskje to døtre som het Laodike.