Brezilyalı model, 2002 yılında ünlü şarkıcı Lenny Kravitz'le nişanlandı. Ancak 2001-2003 yılları arasında süren bu ilişki evliliğe dönüşmeden bitti. Lima, ünlü şarkıcının ‘Yesterday is Gone’ klibinde rol almıştı. Boşandıktan sonra adı Justin Bieber’la anılan Lima, bu birlikteliği hiçbir zaman doğrulamadı. Boks antrenörü Joe Thomas ile yedi aylık birliktelik yaşayan Lima, Temmuz 2016’da ayrıldı. Ünlü model, kendisinden beş yaş küçük olan New England Patriots takımında oynayan Amerikan futbolcusu Julian Edelman’la birliktelik yaşamaya başladı. Çift, birlikteliklerini 8 ay sonra noktaladı. Lima, Edelman ayrılığından hemen sonra beyzbol takımı New York Mets'in atıcısı Matt Harvey ile romantik akşam yemeğinde öpüşürken görüntülendi. Ancak süper model, Harvey ile ilişki yaşadığını doğrulamadı.

2017'de Los Angeles Havalimanı’nda Metin Hara’nın Yol- Aşkın İstilası (The Path: Invasion of Love- Overcoming The Illusion) isimli kitabını taşıması dikkat çekti. Kimse ikili arasında bir aşk doğacağına ihtimal vermemişti.

Ancak Türkiye onu bir yıl boyunca yazar Hara ile yaşadığı aşk ile konuştu. İlişki, ikilinin Bodrum tatiliyle resmiyet kazandı, karşılıklı ülkelere ziyaretlerle devam etti. Hayranları ikilinin reklam ilişkisi yaşadığını öne sürse de Lima ile Hara uzun süre aşk yaşadı. Birliktelikleri gibi ayrılıkları da tartışmalı oldu. İkili evlilik kararı alamadıkları için ayrıldı. 

Lima, son bir yılda Metin Hara ile olan birlikteliğini bitirmesi kadar yıllardır üyesi olduğu Victoria's Secret ile yollarını ayırmasıyla da konuşuldu. Brezilyalı model 2018 sonunda 23. kez düzenlenen Victoria's Secret defilesiyle jübilesini yaptı.