Водянова има връзка с французина Антоан Арно, син на милиардера Бернар Арно. Тя му роди син Максим на 2 май тази година.
Преди Арно, Наталия беше омаяла друг богаташ – британския аристократ Джъстин Тревор Бъркли Портман, на когото му роди три деца. Двамата се разведоха през 2011 година.