王志飛是張歆藝的初戀，兩人在一塊七年。王志飛比張歆藝大17歲，在2012年3月，王志飛在微博上單方面宣佈張歆藝分手，後張歆藝接受採訪回應感謝王志飛給予的七年溫暖。
楊樹鵬是張歆藝的前夫，2011年，張歆藝與楊樹鵬拍攝電影《匹夫》時兩人相識，楊樹鵬比張歆藝大11歲，但兩人相當談得來，戲拍完了兩個人也就在一起了 。2013年，在張歆藝心臟病發期間，楊樹鵬在病榻前向張歆藝求婚，兩人於2013年5月22日，在陝西省寶雞市登記結婚 。
2014年10月29日，有網友爆料張歆藝已經和導演楊樹鵬在寶雞市民政局辦理了離婚手續。30日中午，楊樹鵬發佈長微博疑證實與張歆藝離婚，他在微博中寫道：“我們相愛，我們分開，就是這樣。”隨後張歆藝轉發楊樹鵬微博，稱“我們走過的道路，打過的怪獸，旅行所經之地，海洋和花朵，雲和幻想，都還在心裡，所以請你繼續相信愛情，哪怕追尋千里萬里”。
2015年5月20日，張歆藝與袁弘的戀情曝光。兩人因戲結緣，在拍攝《解憂公主》時相互熟悉，《真相》二度合作時走得更近，地下戀情曝光，
2015年5月22日，袁弘大方承認戀情：“我和她（張歆藝）相處得很好，她對我也很好，希望大家對我們有更多的理解和空間，謝謝大家的關心！”和袁弘的戀情曝光後，很多人所離過婚張歆藝配不上袁弘，張歆藝是個大氣的女人，面對諷刺、嘲諷、吐槽她從來不理，只想著一心一意的對袁弘好，以真情回擊。這樣的女人，為什麼不值得愛？
2016年4月23日，袁弘、張歆藝就開始散發喜帖了。2016年5月30日，張歆藝與袁弘在德國霍亨索倫古堡舉行婚禮，張歆藝身著白色婚紗高貴典雅，袁弘西裝筆挺，盡顯紳士風範。夫妻倆浪漫交換對接，甜蜜親吻。
曾經有人問過張歆藝，說胡歌是你們之間的第三個者你怎麼看？張歆藝回答：不是，胡歌是袁弘的底線，如果與一天我沒了，老袁還有老胡。
只要能陪著你就好，我根本就不在乎在你心裡是第幾位，這是一種多麼豁達的愛情觀。對於袁弘來說張歆藝不是一個離過婚的女人，而是一份更成熟的愛情啊！
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