南韓女神孫藝真憑藉清純美貌及精湛演技圈粉無數，如此才貌雙全的女神，感情世界難免引發外界好奇，而她自出道以來緋聞相當少，唯一認愛的男友也只有現任老公玄彬；但其實與她傳出過戀情的各個都是天菜型的男神。
孫藝真2003年與演員宋承憲主演《夏日香氣》相識，劇中甜蜜且浪漫的互動，讓粉絲看了相當心動，加上他們私下也會相約聚會，讓不少人都希望兩人戲外也能在一起，且宋承憲過去受訪時透露，自己曾對合作的女演員產生好感，卻因工作關係而錯過，引發外界猜測那個人就是孫藝真，但事後宋承憲否認：「孫藝真不是我的型，因為她太漂亮了！」
接著，2009年她和朱智勛被拍到在首爾新沙洞共進晚餐，被懷疑是戀人關係，但後來朱智勛因涉嫌吸毒被捕，遭判有期徒刑6個月，緩刑一年，並勒令執行120小時的社會服務令，一夕之間形象重創；而據傳，兩人是因此分手的。
2013 年孫藝真與金南佶因合作韓劇《鯊魚》傳出戀情，更被媒體踢爆兩人已秘密交往了4個月，但雙方卻始終否認，並以朋友相稱；據悉，他們在該劇未殺青前就已確定戀愛關係，且只要有空就會到首爾三星洞秘密約會，但這段戀情最後仍然無疾而終。
到了2018年她和蘇志燮在電影《雨你再次相遇》飾演夫妻，進而爆出兩人互有好感，且不只蘇志燮在受訪時坦承有心動，連孫藝真也誇獎對方非常溫柔體貼，甚至脫口「要是有這種性格的老公便別無所求了」，不過宣傳期結束後雙方火花不再，蘇志燮也有了穩定交往的主播女友。
然而，同年孫藝真及丁海寅在《經常請吃飯的漂亮姐姐》中的化學反應，成功引起話題，丁海寅更讚嘆過女方的美貌「我每個瞬間都在心動，就連現在也是！」連曾提到自己不太喜歡年下男的孫藝真，也透露在拍這部戲後對姊弟戀有所改觀，但被問到和丁海寅發展成為戀人的可能性時，她則說：「他是我會喜歡上的人，但我們不會交往。如果他說要交往的話，我也不知道到時候會如何回答」。
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