Trước đó, Mai Phương Thuý từng nhiều lần vướng tin đồn hẹn hò đại gia nhưng không bao giờ lên tiếng xác nhận. Những mối tình đi qua đời cô chỉ được chia sẻ 1 cách úp mở, không công khai rõ ràng danh tính nửa kia. Mối tình công khai duy nhất của cô là với ca sĩ Noo Phước Thịnh. Tháng 10/2018, Noo Phước Thịnh công khai từng yêu Mai Phương Thúy. Tại thời điểm đó, nam ca sĩ cho biết cả hai đã hết yêu nhưng vẫn là bạn thân của nhau.
Chia sẻ về chuyện tình của mình, Mai Phương Thuý nói: “Nếu yêu Noo Phước Thịnh, tôi chỉ muốn cưới luôn và sinh con cho anh ấy. Đó chỉ là trí tưởng tượng thôi, còn thực tế, tôi nghĩ tôi và Noo Phước Thịnh sẽ là bạn tốt của nhau suốt đời”. Hiện tại, người đẹp vẫn đang độc thân và tập trung xây dựng sự nghiệp cho riêng mình.