Deneuve nói lưu loát các tiếng Pháp, tiếng Ý, tiếng Anh và ít lưu loát tiếng Đức.[18] Hoạt động trong giờ rảnh rỗi và niềm say mê của bà là vẽ, làm vườn, chụp hình, đọc sách, nghe nhạc, xem phim, thời trang, cổ vật và trang trí.[11]

Deneuve kết hôn với nhà chụp hình David Bailey từ năm 1965 tới năm 1972. Hai người ly dị năm 1972 nhưng vẫn là bạn của nhau. Bà có quan hệ với đạo diễn Roger Vadim, đạo diễn François Truffaut,[19] nam diễn viên Marcello Mastroianni, và nhà tư bản Pierre Lescure của Canal+.[1]

Deneuve có hai người con: nam diễn viên Christian Vadim, với Roger Vadim, và nữ diễn viên Chiara Mastroianni, với Marcello Mastroianni.[1]