Negli Settanta una giovanissima Giuliana De Sio viveva una relazione con il regista Elio Petri conosciuti sul set del film Mani Sporche. Sulla relazione con il cineasta romano aveva raccontato a Verissimo: “Era amore, un amore un po’ disperato perché lui era un uomo speciale, che aveva una testa pazzesca e un cuore pazzesco. Era molto colto e spiritoso, probabilmente tutto ciò che una donna può desiderare in quanto a contenuti. Una parte di quello che sono lo devo a lui….Si è ammalato ed è andato via in tre mesi. Sono stata vicino a lui solo alla fine, perché lui era sposato e intervenne anche tutta la famiglia, quindi venni tenuta lontana. Non fui gradita neppure al funerale. Fu incredibile, perché tutti sapevano che io vivevo con quell’uomo“.

La De Sio in seguito ha avuto una storia con il collega Alessandro Haber durata circa tre anni. Diciannovenne lei e ventinovenne lui, hanno condiviso un’importante relazione, terminata per divergenze caratteriali. Riguardo la liason con la collega aveva dichiarato sulle pagine di Libero: “Non siamo riusciti a rimediare, perché è la storia di tutti amarsi, lasciarsi, ferirsi. Con lei ci siamo risentiti, ma solo da amici”. Nella vita sentimentale della 66enne anche Elvio Porta, sceneggiatore napoletano di Scugnizzi, Madonna Che Silenzio Che C’è Stasera. Nel 2016 la stessa attrice annunciava la morte dell’amato ex al quale era rimasta legata da un rapporto fraterno: “Uno degli sceneggiatori e scrittori più brillanti del cinema e del teatro italiano, legato a me per lunghi lunghi anni, se n è andato oggi e mi ha lasciata sola… Elvio, amico mio grande , ti do un bacio lungo tutta l’eternità”

Sul set del film Io Chiara E Lo Scuro, la De Sio incontra Francesco Nuti, con il quale entrambi sono stati premiati con David Di Donatello e Nastro D’Argento come miglior attore e migliore attrice. In merito al loro rapporto aveva dichiarato: “Francesco è parte della mia storia. Gli stono stata vicina nella sua prima prova da regista partecipando a paure, preoccupazioni, incertezze…Sono stata un’amica, collega e per un breve tempo compagna”, ha ricordato l’attrice a proposito del loro stretto rapporto. L’ho visto singhiozzare quando è morto suo padre, emozionarsi per la partecipazione al Festival di Sanremo, sembrava avesse vinto il Nobel”

Giuliana De Sio e Mario De Felice sono stati insieme per circa un anno, dal 2014 al 2015. L’ex corteggiatore di “Uomini e Donne” ha scritto una lettera aperta all’attrice, pubblicata sempre da DiPiù: “Quando siamo stati insieme, lo siamo stati per amore. Quando a novembre ho deciso di dirti addio per sempre, l’ho fatto perché non ce la facevo più ad andare avanti. La tua gelosia e il tuo essere una donna possessiva hanno fatto sì che smettessimo di andare d’accordo. Se mi sono allontanato la colpa è stata tua e del tuo carattere”.