Первый серьезный роман у актрисы случился в ГИТИСе с Анатолием Лобоцким. Студенческие отношения продлились четыре года и завершились после выпуска из института. В беседе с Борисом Корчевниковым актриса призналась, что возлюбленный хотел сосредоточиться на карьере, семья ему была не нужна.
Во время учебы Елена Мольченко забеременела, но решила сделать аборт. По словам артистки, она любит детей, но никогда не чувствовала потребности становиться матерью. Когда поняла, что ждет ребенка, пошла в больницу без сожалений.
Первым мужем актрисы стал Александр Фатюшин. Пара познакомилась в театре, и очень скоро молодой человек сделал подруге предложение. Коллеги были в шоке! Еще бы, ведь артиста считали закоренелым холостяком. После свадьбы влюбленные захотели родить ребенка, но ничего не получалось.
В эфире шоу "Судьба человека" Елена Мольченко призналась, что стала винить себя за тот роковой аборт, но проблема оказалась не в ней. После обследования Александру Фатюшину поставили диагноз бесплодие. Отсутствие детей не повлияло на отношения в паре, и супруги прожили вместе до самой смерти актера. Он скончался в 2003 году.
Второй раз Елена Мольченко вышла замуж за Игоря Воробьева. Артист много лет назад стал вдовцом и остался на руках с сыном-инвалидом. Как отметила звезда в эфире шоу "Судьба человека", когда она узнала о том, что у ребенка мужа умственная отсталость, поняла, что Бог ее не оставил. Женщина быстро подружилась с мальчиком и считает его своим сыном.