Семенович отмечала, что до достижения 18 лет ее родители запрещали ей контактировать с лицами противоположного пола. В это время она активно занималась фигурным катанием, однако, благодаря продюсеру Даниилу Мишину, она смогла переключиться на музыку и присоединиться к группе с названием "Ангелы Чарли". У нее и Даниила развился серьезный роман, они жили вместе и даже рассматривали возможность брака. Тем не менее, спустя пять лет отношений, они расстались.
Вскоре Семенович познакомилась с бизнесменом по имени Руслан. Этот роман протянулся почти семь лет, пока не стало ясно, что у мужчины есть другая семья. Бизнесмен предложил певице оставить группу "Блестящие" и уехать с ним в Америку, однако артистка предпочла свою карьеру. Предприниматель приобрел квартиру в Москве для них, которую оставил ей после расставания. "За всю ту любовь, которую ты мне подарила, за которую я никогда не мог благодарить. Независимо от того, что произойдет, у тебя всегда будет место, где жить, будет крыша над головой", – процитировала она бывшего возлюбленного.
В 2004 году Анна Семенович снялась в сериале "Холостяки". Тогда же СМИ сообщали о романе между певицей и одним из исполнителей главных ролей в этом фильме, Олегом Фоминым. Сама Семенович активно поддерживала эту версию: они появлялись вместе на общественных мероприятиях, рассказывали о развитии своих отношений. Однако позже Фомин и Семенович заявили, что романа не было, а всё было частью пиар-кампании для продвижения сериала. Тем не менее, в одной из передач Семенович обвинили в том, что она стала причиной развода актера с его женой и "увела" его из семьи.
В середине 2000-х годов у певицы возникли отношения с бизнесменом и политиком Игорем Аккуратовым, который был старше ее на 15 лет. По слухам, именно по его просьбе Анна покинула группу "Блестящие". Однако она не делала публичных заявлений о своих отношениях с Аккуратовым и не раскрывала причины их расставания в 2008 году.
Следующим мужчиной в жизни Семенович стал бизнесмен Дмитрий Кашинцев, с которым она познакомилась через общих друзей. В одном из интервью певица рассказывала, что встретила его после паломнической поездки, во время которой молилась о любви. Они начали жить вместе вскоре после знакомства и прожили вместе около трех лет, не комментируя свое расставание. После этого у Анны был короткий роман с банкиром Иваном Станкевичем. СМИ утверждали, что причиной разрыва стала чрезмерная ревность мужчины.
В 2020 году Семеновича заподозрили в романе с телеведущим Дмитрием Губерниевым: в интернете появились фотографии звезд, прогуливающихся по подмосковному поселку. Даже папарацци сняли их поцелуй. Ответить на обвинения пришлось Анне, которая пояснила своим подписчикам в социальных сетях, что это всего лишь съемки для клипа. "Мы с Димой, возможно, могли бы быть красивой парой, но не в этой жизни. Мое сердце занято, а он уже много лет безнадежно влюблен и счастлив со своей супругой", - написала экс-солистка "Блестящих".
С начала декабря 2022 года Анна снова в отношениях, но не раскрывает подробностей о своем возлюбленном. Пара задумывается о будущем с детьми.
В ноябре 2023 года певица рассказала порталу The Voice, о том, с кем она встречается: "Крупный, брутальный, статный - как и я. Мы очень хорошо выглядим вместе. А еще он очень умный, с прекрасным чувством юмора - это меня в нем привлекает".
Ранее Семенович упоминала, что замораживала свои яйцеклетки. "Я это делала дважды. Считаю, что это может помочь женщинам с проблемами в зачатии. Увы, фертильный возраст женщин имеет ограничения, поэтому замороженные яйцеклетки - это вид страховки для женщин, которые мечтают о материнстве в более зрелом возрасте".