Первая свадьба Чулпан состоялась в студенчестве: ее мужем стал актер Иван Волков. По слухам, избранник помог девушке в трудной ситуации, когда от нее отвернулись остальные сверстники. Пару считали очень красивой и яркой, но тогда каждый из них хотел признания в театре и кино. Брак Хаматовой и Волкова продолжался семь лет, и в нем на свет появилась дочка Арина. «До сих пор наши отношения уважительные, дружеские, теплые. У всех уже свои семьи», — отмечала артистка. Следующим избранником актрисы стал артист балета Алексей Дубинин, с которым она познакомилась на съемках в Германии. Все отмечали, как нежно и внимательно влюбленные относятся друг к другу. Однако романтическая связь пары оборвалась спустя несколько лет.

Третьей известной окружающим любовью артистки стал Александр Шейн. Они были знакомы много лет, но по-настоящему сблизились, когда начали вместе работать над картиной «ВМаяковский». В 2010-м у пары появилась дочь Ия, но несмотря на этот факт, Шейн и Хаматова не поженились. В 2018-м гражданские супруги разошлись: по слухам, из-за неверности мужчины. «У нас с Александром понятия добра и зла разные очень», — коротко комментировала ситуацию Чулпан. В том же 2018-м у режиссера возникли серьезные проблемы с законом — его обвинили в хищении выделенных Фондом кино на проект «ВМаяковский» средств. Тень подозрения упала и на Хаматову, но вскоре выяснилось, что актриса не причастна к махинациям. В итоге Шейну удалось погасить долг в 20 миллионов рублей.

Еще в 2003-м у Хаматовой появилась дочка Ася. Информация о девочке разнилась: одни называли ее ребенком Ивана Волкова, другие приписывали отцовство Алексею Дубинину. На самом деле к тому моменту Чулпан уже развелась, но статус матери-одиночки не помешал ей взять из Дома малютки младенца. «Когда я забирала дочку из Морозовской больницы, мне директриса кричала вслед: «Конечно, вам только попиариться!» Вообще, то, как эта система устроена, — просто за гранью. Сейчас, по прошествии 17 лет, все изменилось, но тогда было вот так. Мне не отдавали Асю очень долго, причем юридически ребенок был уже мой», — рассказала актриса в интервью Ксении Собчак. Девочке придумали целый список недугов, чтобы затормозить процесс удочерения. «Вдруг у нее стало появляться огромное количество болезней каких-то: порок сердца, еще что-то. Я спрашивала, можно ли пригласить врача стороннего, мне отвечали, что нельзя. Однажды я просто спонтанно ее навестила. И уборщица моет полы и шепчет мне: «Скажи, что ты с милицией придешь, она просто взятку ждет». И я в каком-то тумане захожу кабинет и говорю, что сейчас приду с милицией, у меня документы. И в это же мгновение получаю ребенка. Идут проклятья, что она у меня умрет», — негодовала Хаматова.