Lý Tiểu Nhiễm từng gặp rắc rối về tình cảm trong ngành giải trí. Năm 2010, bạn trai của cô là đạo diễn Yên Pha đã bị hành hung. Năm 2011, thủ phạm thừa nhận gây án chính là bạn trai cũ của cô, nhà sản xuất, doanh nhân Tôn Đông Hải, cháu nội của tướng quân đội Tôn Kế Tiên đã thuê nhóm 10 người ra tay. Tôn Đông Hải thậm chí đã ly hôn để đến với Lý Tiểu Nhiễm nhưng cô vẫn kiên quyết chia tay.[3]

Ngày 18 tháng 6 năm 2014, Lý Tiểu Nhiễm cùng người yêu là nhà sản xuất Từ Giai Ninh đến Trường Xuân, Cát Lâm. Ngày hôm sau cả hai đã đến Cục Dân chính đăng ký kết hôn. Từ Giai Ninh được người trong cuộc nhận xét là thẳng thắn và tốt bụng và hai người rất tâm đầu ý hợp.[4]