El 28 de agosto de 2004, en Santa Barbara, California, Hargitay se casó con Peter Hermann, actor y escritor a quien conoció en el set de Law & Order: SVU, en la que Hermann interpreta el papel recurrente del fiscal de la defensa llamado Trevor Langan.
El 28 de junio de 2006, Hargitay dio a luz a su hijo, August Miklos Friedrich Hermann, mediante una cesárea de emergencia. En abril de 2011, Hargitay y Hermann adoptaron una niña, Amaya Josephine. En octubre de 2011, ella y su esposo adoptaron a un niño, Andrew Nicolás Hargitay Hermann, que había nacido a mediados de 2011.
Ella es íntima amiga de su compañero de reparto Christopher Meloni, y de hecho es madrina de la hija del actor, Sophie Eva Pietra. Fue Nominada a Los Oscars del año 2012 y 2013. Actuó junto a la actriz Helena Bonham Carter en la película "Cosas de mujeres"