le 29 novembre 1998, elle épouse très discrètement Jim Threapleton, un assistant-réalisateur qu'elle a rencontré sur le tournage de Marrakech Express. Le couple a eu une petite fille ensemble, Mia,née le 12 octobre 2000.Ils divorceront le 13 décembre 2001.
A la fin du mois de mai 2003, Kate Winslet a profité d'un séjour aux Antilles pour épouser en secret le réalisateur Sam Mendes, de dix ans son aîné.Le fils du couple, Joe, est né le 22 décembre 2003.
Ils annoncent leur séparation le 15 mars 2010 et divorcerons.
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