Η Κατερίνα Λιόλιου σύμφωνα με το ρεπορτάζ της εκπομπής “Πάμε Δανάη” είναι σε σχέση εδώ και έξι μήνες με ένα στέλεχος της δισκογραφικής εταιρείας Panik Records, ο οποίος είναι υπεύθυνος για τα live των καλλιτεχνών της εταιρείας. Οι δυο τους είναι ερωτευμένοι και δεν κρύβουν τη σχέση τους.
Παλαιότερα, η Κατερίνα Λιόλιου, διατηρούσε δεσμό με τον Πέτρο Κωστόπουλο, και είχε σχολιαστεί αρνητικά η διαφορά της ηλικίας του.
«Στα προσωπικά μου… Είναι ωραίο πράγμα να με ρωτάς για πράγματα που έχουν να κάνουν με την αγάπη. Πρόταση γάμου δεν έγινε, αλλά έχω τρελαθεί τους τελευταίους μήνες με την έννοια της αγάπης, έχω κάτσει και έχω διαβάσει πάρα πολύ τον τελευταίο καιρό. Μου αρέσει πολύ στην αναζήτηση αυτής της έννοιας, ότι όταν θέλεις να σε αγαπάνε και να αγαπάς, το πιο βασικό είναι να καταφέρεις πρώτα να αγαπήσεις τον εαυτό σου και τώρα περνάω μια περίοδο που βλέπω πόσο δύσκολο είναι να αγαπάς τον εαυτό σου όπως είναι εν ενεργεία, τώρα. Το δουλεύω πάρα πολύ, κάνω δυο χρόνια ψυχανάλυση. Ήμουν πιο τσιριμπίμ τσιριμπόμ. Λίγο καταλάγιασα κάπως», είπε σε συνέντευξή της τον περασμένο Ιούνιο η Κατερίνα Λιόλιου όταν ρωτήθηκε για την προσωπικής της ζωή.