A lo largo de su vida, MacLaine se casó en 1954 con el productor Steve Parker con quien tuvo a su única hija, Sachi.
Lamentablemente, la relación con su hija Sachi no ha sido la mejor, ya que ha llegado a pasar años sin hablarse. Nunca más se volvió a casar, pero estuvo en pareja con los políticos: Andrew Peacock (de Australia), y Dennis Kucinich (de los Estados Unidos).
Shirley es hermana del también actor Warren Beatty, aunque nunca han trabajado juntos. La protagonista de "El apartamento" se refirió a la vida sexual de su hermano menor, quien aseguró que ha llegado a acostarse con más de 12 mil mujeres.
"La diferencia entre nosotros es el sexo. Yo puedo tomarlo o dejarlo. Pero mi hermano pequeño... bueno, ahora, disfruta de su reputación. El sexo es lo más importante en su vida. Es su hobby, se podría decir", aseguró Shirley sobre su hermano Warren Beatty.
Además, Shirley mantiene una vida muy espiritual. Ha escrito una decena de libros, entre ellos, "Bailando en la luz" (1985) y "El camino" (2011). Incluso ha realizado el peregrinaje de Saint Jean Pied de Port a Santiago de Compostela.