Năm 2003, Gayet kết hôn với tác gia và nhà biên kịch Santiago Amigorena, song họ ly hôn vào năm 2006.[2][3] Hai người có hai con.[15]

Gayet là một nhà hoạt động chính trị trung-tả, từng xuất hiện trong một đoạn phim ủng hộ François Hollande trong cuộc bầu cử tổng thống Pháp năm 2012.[12] Bà là một thành viên của Ủy ban chi viện của ứng cử viên Đảng Xã hội Anne Hidalgo tranh cử thị trưởng Paris năm 2014.[16]

Năm 2013, bắt đầu có các tin đồn lan truyền rằng Gayet đang ở trong một mối quan hệ bí mật với Tổng thống Pháp Hollande.[17] Ngày 10 tháng 1 năm 2014, tạp chí Closer dành bảy trang để nói về câu chuyện được cho là khám phá ra bí mật và các bức ảnh về mối quan hệ, thúc đẩy sự chú ý của truyền thông.[18][19] Hollande nói rằng ông "lấy làm tiếc vì sự vi phạm đời sống riêng tư này của mình" và "suy nghĩ về" theo đuổi một phản ứng pháp lý, song không phủ nhận nội dung của câu chuyện.[20][21][22] Số ra ngày 10 tháng 1 phổ biến đến mức Closer tái bản thêm 150.000 bản vào ngày 15 tháng 1 năm 2014.[23] Ngày 16 tháng 1 năm 2014, hãng thông tấn AFP tường thuật rằng Gayet sẽ kiện Closer yêu cầu 50.000€ bối thường và 4.000€ chi phí tư pháp.[24]Ngày 27 tháng 3 năm 2014, tòa án Pháp phán quyết tạp chí Closer trả cho Julie Gayet 15.000 euro vì xuất bản các hình ảnh tiết lộ mộ chuyện tình giữa bà và Tổng thống François Hollande[25]