1990 yılında evlendiği ikinci eşi Sinan Engin’den 1995 yılında boşandı. Bu evlilikten Oğulcan adında bir oğlu dünyaya geldi. Mahsun Kırmızıgül ile üç yıl süren bir birliktelik geçirdi.

Türkücü Nihat Doğan ile nişanlanıp evliliğin eşiğinden dönen Seda Sayan, Türk halk müziği sanatçısı Onur Şan’la 1 Şubat 2008 tarihinde Çırağan Sarayı’nda İstanbul Büyükşehir Belediye Başkanı Kadir Topbaş tarafından kıyılan nikâhla evlendi. Seda Sayan ve Onur Şan Şubat 2010 tarihinde boşanmışlardır. Aralık 2017’de mahkeme kararıyla doğum tarihi 30 Aralık 1962 olarak değiştirildi.