Hudson kết hôn cùng trưởng nhóm The Black Crowes Chris Robinson vào ngày 31 tháng 12 năm 200 tại Aspen, Colorado. Cả hai sống tại căn nhà mà đạo diễn James Whale từng sở hữu và du lịch khắp nơi trong khi Hudson quay phim và Robinson lưu diễn.[2] Ngày 14 tháng 8 năm 2006, người đại diện của Hudson thông báo cả hai đã ly thân. Vào ngày 18 tháng 11 năm 2006, Robinson điền giấy tờ ly hôn với lý do "khác biệt không thể hòa giải".[15] Cuộc ly hôn hoàn thành vào ngày 22 tháng 10 năm 2007.[16] Robinson và Hudson có một người con trai sinh vào năm 2004.

Vào tháng 7 năm 2006, Hudson kiện tờ National Enquirer sau khi đăng tải thông tin cô mắc chứng rối loạn ăn uống và mô tả cô "gầy một cách đáng thương". Hudson gọi khẳng định của tờ báo là "một lời dối trá hiển nhiên" và tờ báo đã đính chính lại sau đó.[17] Giống như mẹ mình, Hudson là người theo đạo Phật.[18]

Vào mùa xuân 2010, Hudson hẹn hò cùng trưởng ban nhạc Muse Matthew Bellamy.[19][20][21] Vào tháng 2 năm 2011, Hudson mua một căn nhà tại Luân Đôn và dự định sống tại đó cùng Bellamy khoảng 6 tháng mỗi năm.[22] Cả hai đính hôn vào tháng 4 năm 2011[23] và có một người con trai sinh vào tháng 7 cùng năm,[24][25] trước khi thông báo hủy hôn vào ngày 9 tháng 12 năm 2014.[26]