На заре карьеры юной актрисе приписывали роман с Владимиром Машковым. О любовной связи артистов судачила все съемочная группа сериала «Григорий Р.», где Машков и Андреева сыграли ключевые роли. Ходили слухи, что именно благодаря протекции актера Паулина вошла в труппу в МХТ имени Чехова.
В 2015 году Паулина познакомилась с Федором Бондарчуком. Между ними сразу вспыхнул страстный роман. Андрееву совсем не смущал тот факт, что режиссер был не свободен на тот момент. Спустя год Бондарчук развелся со своей женой Светланой. В 2019 году влюбленные поженились. В этом году у них родился сын Иван.
