恋愛遍歴1人目
自身のブログに何度も画像を貼るなど公にしていたモデルの”ゴンゴン”こと鈴木勤（すずき ごん：下画像）と付き合っていたのですが、鈴木勤の軽率な発言や、女性関係によりきゃりー本人が傷ついた事が原因で鈴木が2010年12月8日に振られたとの事です。
鈴木勤は、Twitterにて浮気を全面否定しており、仲は良かったため、復縁の可能性は高いと言われていましたが、鈴木勤と元AKB・小野恵令奈とのデートが報じられて復縁の噂が立ち消えました。
その間、きゃりー本人にも様々な熱愛報道がされていましたが、あくまで噂レベルに過ぎず、確度の高い熱愛報道が報じられたのは、2012年2月の事でした。
恋愛遍歴2人目
花ざかりの君たちへ〜イケメン☆パラダイス〜2011の守口博人役で知られる、小谷昌太郎（下画像）とのデートがフライデーされ、事務所は”あくまで、良い友だち“と発表していました。
しかし、会見の質問で小谷昌太郎との交際は順調か？といった質門に対し、「そうですね」と思わずポロリ？した直後に慌てて「いえいえいえ！」と否定しましたが、フライデーされる前からブログにて、年上のヒトと付き合ってると発言していましたのでほぼ間違いないだろうと言われています。
恋愛遍歴3人目？
現在も順調に交際していると言われていたのですが、5月12日に”セカオワ”こと、『SEKAI NO OWARI』のボーカル・ギターのFUKASEこと、深瀬慧（ふかせ さとし：下画像）と原宿で仲良く歩いているところを多数の目撃者からTwitterにて報告されていました。
SEKAI NO OWARI 「RPG」
きゃりーぱみゅぱみゅは高校時代からセカオワのファンだったそうですが、念願の恋が叶った？とネット上で噂されており、またもや「仲の良い友だち」と発表された事によって、小谷昌太郎と別れて、深瀬慧と本当に付き合っているのでは？と言われています。
モデルで歌手のきゃりーぱみゅぱみゅ（20歳）と人気バンドSEKAI NO OWARIのボーカル・深瀬慧（28歳）に“花火デート”報道が出た。現在発売中の女性週刊誌「週刊女性」が伝えているもので、6月1日に行われた神奈川県逗子市の「第56回逗子海岸花火大会」で目撃されたという。
同誌に掲載された「きゃりーぱみゅぱみゅ 原宿発世界の“ファッションモンスター”に恋人が ラフ着で“花火デート”の気になるお相手」は、花火大会の見物客やレコード会社関係者、音楽ライターなどの証言を中心に構成。それによると、きゃりーはマスク、深瀬は変装することなく花火大会を楽しんでいたそうで、誌面にはボケて判別は難しいものの、2ショットとされるモノクロ写真も掲載されている（※もとの画像はTwitterに流れていたカラー写真と思われる）。
若い世代から絶大な支持を得ている人気ミュージシャン同士のきゃりーぱみゅぱみゅとSEKAI NO OWARIは、以前よりイベントなどで多数共演。深い交流があることはファンの間でよく知られている。
