Đầu tiên phải kể đến mối tình với nhạc sĩ Đức Trí. Chuyện tình yêu của họ kéo dài 3 năm với nhiều kỉ niệm đẹp và sâu sắc. Tuy nhiên, mối tình này cũng chấm dứt khi mỗi người đều chọn con đường đi riêng cho mình. Trong thời gian yêu nhau, Búp bê Thanh Thảo và nhạc sĩ Đức Trí đã có sự kết hợp rất ăn ý trong ca khúc gây sốt "Có quên được đâu".

Ngay sau đó, Thanh Thảo cũng dính vào tin đồn cặp kè với ca sĩ Tuấn Hưng. Lúc đó, ca sĩ Tuấn Hưng mới chập chững bước vào nghề. Tuy nhiên, mối tình này đã kết thúc nhanh chóng chỉ sau nửa năm yêu nhau.

Vào năm 2005, Thanh Thảo nhận lời cầu hôn của một doanh nhân người Anh, là giám đốc công ty bảo hiểm. Những tưởng, Thanh Thảo đã tìm được bến đỗ cho cuộc đời mình khi tổ chức lễ đính hôn vào hồi tháng 9/2005. Nhưng sau đó, cuộc tình của cô và vị doanh nhân người Anh đã chấm dứt trước khi quyết định làm đám cưới.

Thanh Thảo và Quang Dũng có có khoảng thời gian dài ngọt ngào bên nhau. Cuộc tình giữa cặp đôi này từng tốn rất nhiều giấy mực của báo chí. Quang Dũng luôn dành những lời khen có cánh dành cho cô nàng búp bê này. Nhưng, cuộc tình của họ cũng đã chấm dứt sau 4 năm dài yêu nhau. Một lần nữa, Thanh Thảo lại thất bại trong tình yêu.

Một thời gian dài, anh Bo Đan Trường và búp bê Thanh Thảo rất hay đi cùng nhau trong các buổi biểu diễn, sự kiện. Hầu hết các liveshow của Đan Trường, Thanh Thảo đều có mặt và trên báo chí họ cũng luôn dành những lời lẽ tốt đẹp cho nhau. Anh Bo đã từng chia sẻ trong những lần đi diễn cùng nhau ở nước ngoài, khi bị bệnh, Thanh Thảo luôn là người đã chăm sóc anh.

Chuyện tình của Thanh Thảo và Bình Minh từng gây xôn xao dư luận một thời gian dài bởi cô là người thứ 3 chen vào tổ ấm hạnh phúc của gia đình Bình Minh. Mặc dù phủ nhận không muốn làm người thứ 3 nhưng trong DVD single "Người thứ ba" của Thanh Thảo, cả hai diễn xuất rất thành công khiến dư luận nghi ngờ tình cảm của họ.

Mối tình gần đây nhất của Thanh Thảo chính là đại gia Trọng Đại, người bạn thân thiết 13 năm của cô.

Mới đây, đại gia Hà Thành Trọng Đại còn chia sẻ bức ảnh thân mật, ngọt ngào với Búp bê Thanh Thảo.

Đạị gia Trọng Đại hơn Thanh Thảo một tuổi. Trong suốt những năm qua, anh luôn dành tình cảm quan tâm, chăm sóc tới cô. Mỗi lần ra Bắc biểu diễn, anh đều hỗ trợ, thậm chí “tháp tùng” Thanh Thảo đến tận điểm diễn.