41-ročná hviezda je už mamou 11-ročnej dcérky Marlowe (11), ktorej otcom je britský herec Tom Sturridge, s ktorým Miller žila od roku 2011. PO štyroch rokoch a zásnubách sa však ich cesty rozdelili.
Už istý čas je po jej boku herec, o 15 rokov mladší Oli Green. Dvojicu paparazzi zachytili takto pred rokom na dovolenke vo francúzskom Antibes. Po roku tak zaľúbenci očakávajú spoločného potomka, ako píše magazín People. Budúci rodičia si užívajú slnko a more opäť vo Francúzsku, na jachte blízko letoviska St. Tropez.
Sienna Miller, známa napríklad zo snímok Casanova (2005), Interview (2007) či G.I. Joe (2009), v minulosti tvorila sledovaný pár s britskou hviezdou Judeom Lawom. S ním začala randiť počas nakrúcania filmu Alfie (2004), v ktorom si spoločne zahrali. Dvojica sa zasnúbila na Vianoce v roku 2004, v novembri 2006 sa však rozišla. Svoj vzťah obnovili na jeseň 2009. V roku 2011 si ale dali opäť zbohom.