公开恋情
- 张基河：在2013年，李知恩在一次节目录制中邂逅了主持人张基河，随后两人迅速坠入爱河。直到2015年，两人的恋情才被外界知晓。尽管两人相差11岁，但他们在音乐上的共同热爱使得彼此的关系愈加紧密。然而，2017年1月23日，这对恋人宣布分手，相关人士透露，分手的原因或许与各自繁忙的工作导致的相处时间短缺，以及性格上的不合有关。
- 李钟硕：在2022年12月31日，媒体爆料称李知恩与演员李钟硕已经秘密交往了四个月，随即双方通过公开声明确认了恋情。然而，2023年10月的消息显示，两人已确认分开，令许多粉丝感到惋惜。
绯闻恋情
- 银赫：早在2012年，李知恩曾在Twitter上发布了一张与Super Junior成员银赫亲密合影，虽然后迅速删除，但仍引发了不少关于他们恋情的猜测。对此，SM娱乐公司随后澄清称银赫是去探望李知恩的，照片是在沙发上拍摄的。李知恩在节目中对此事件表示了歉意。
- 李玹雨：李玹雨在2011年参演了李知恩的《YOUI》MV，次年，两人又一起主持了热门节目《人气歌谣》。2013年8月，有媒体拍到他们深夜一起前往电影院，但两人的经纪公司坚决否认了恋爱传闻，表示他们只是一对好朋友。
- 权志龙：2017年，李知恩邀请了权志龙参与她的新歌《Palette》，自此两人互动频繁。权志龙曾在他的个人社交媒体上回应李知恩上传的带有自己照片的烧酒杯，称其为“我的最爱”，这引发了许多网友的联想。然而，粉丝们解释道，权志龙的“最爱”可能只是指烧酒本身。
- 李准基：2016年，李知恩与李准基合作了电视剧《月之恋人－步步惊心：丽》，因而组成了被众粉丝喜爱的“四树CP”。两人不仅互送咖啡车，李准基还特地出席了李知恩的演唱会以示支持。在李知恩与张基河分手后，曾有人猜测她与李准基有情感进展，但并没有实质性的证据证实这一点。
- 金秀贤：李知恩与金秀贤在影视作品《Dream High》和《制作人》中有过精彩的合作，私下里他们还时常约出去吃饭，互相为对方的作品送去咖啡车。金秀贤退伍后，意外在李知恩主演的电视剧《德露娜酒店》中进行了惊喜客串，曾让粉丝们揣测他们的关系是否超越了友谊，然而至今双方均未对此做出任何承认。
