Από το 2010 μέχρι το 2015 ήταν σε σχέση με τον Πορτογάλο ποδοσφαιριστή (τότε παίκτη της Ρεάλ Μαδρίτης) Κριστιάνο Ρονάλντο. Από το 2015 έως το 2019 ήταν σε σχέση με τον Αμερικανό ηθοποιό Μπράντλεϊ Κούπερ. Απέκτησαν μια κόρη, τη Λία Ντε Σέιν Σάικ Κούπερ (γενν. 21 Μαρτίου 2017). Έπειτα, έκανε δύο σύντομες σχέσεις, με τον Αμερικανό ράπερ Κάνιε Γουέστ (2021) και τον Αμερικανό πρώην παίκτη του NFL, Τομ Μπρέιντι (2023).
Από το 2019 όταν ανακοίνωσαν τον χωρισμό τους ως σήμερα, ο Bradley Cooper και η Irina Shayk κατάφεραν να διατηρήσουν μια αγαπημένη, πολύ αγαπημένη σχέση μεταξύ τους και φυσικά μεγάλο μερίδιο σε αυτό έχει η πεντάχρονη σήμερα κόρη τους Lea De Seine.
«Πάντα βρίσκουμε τρόπο. «Είναι ο καλύτερος πατέρας που θα μπορούσαμε να έχουμε ονειρευτεί η Lea και εγώ», είπε η Ιρίνα.
Λέει ότι την κόρη τους την παίρνουν μαζί τους όπου χρειαστεί. Η Ιρίνα πρόσθεσε ότι μερικές φορές παίρνει την κόρη της μαζί της στη δουλειά.
«Είναι πολύ εύκολο μαζί της. Πριν από δύο μέρες έπρεπε να πάω στο γυμναστήριο, οπότε της πήρα ένα βιβλίο ζωγραφικής και της είπα: «Η μαμά γυμνάζεται». Ζωγράφιζε για μια ώρα και μετά πήγαμε στην πρόβα του Michael Kors. Γνώρισε όλα τα κορίτσια» αποκαλύπτει η Ιρίνα.