端正なルックスと気さくな人柄で男女問わずモテる大木美里亜ですが、プライベートの恋愛事情にも熱い関心が寄せられています。過去に恋愛リアリティショーや番組の共演者と噂になったことはあるものの、決定的な熱愛報道やスキャンダルは一切出ていません。
メディアのインタビューや配信で明かしている恋愛観によると、惹かれるタイプは「嘘をつかない誠実な人」「自分の仕事を尊重し応援してくれる自立した人」。また、「浮気は絶対に許さない」「話し合いができる関係が理想」と公言しており、サバサバとした性格通りの潔い価値観を持っています。
仕事に対してストイックに向き合っている現在、特定の交際相手に関する確定情報は確認されておらず、キャリアを最優先にしながら自然体でプライベートを充実させている様子が伺えます。