Gillian có một em gái - Zoe Anderson, người đã xuất hiện trong vai diễn Dana Scully 14 tuổi trong tập phim "Christmas Carol".

Cô đã hai lần kết hôn, người chồng đầu tiên là Clyde Klotz - trợ lý chỉ đạo nghệ thuật của series The X-files, vào năm 1994, và ly dị vào năm 1997. Tháng 12 năm 2004, cô kết hôn với Julian Ozanne - một nhà làm phim tài liệu tại một ngôi làng ngoài khơi biển Kenya. Họ tuyên bố ly thân vào 21 tháng 4 năm 2006.[10] Từ đó đến nay, Gillian hẹn hò cùng bạn trai hiện tại Mark Griffiths.

Gillian có ba con. Con gái của cô - Piper Maru với người chồng cũ Clyde Klotz, sinh ngày 25 tháng 9 năm 1994, tại Vancouver, Canada (đã được đặt tên cho tập "Piper Maru" của phần 3 The X-files). Cô được nghỉ 10 ngày để sinh con, và sự biến mất của Dana Scully trong series được lý giải như một vụ bắt cóc của người ngoài hành tinh. Chris Carter đã trở thành cha đỡ đầu của Piper. Cô có hai con trai cùng Mark Griffiths là Oscar (sinh ngày 01 tháng 11 năm 2006) và Felix (sinh ngày 15 tháng 10 năm 2008).

Năm 1996, Gillian được bình chọn là "Người Phụ nữ Gợi cảm Nhất Thế giới" do kênh FHM bình chọn.[11] Năm 2008, cô được bình chọn ở vị trí 21 trong 100 người phụ nữ gợi cảm nhất mọi thời đại.[12]