С 1995 по 1998 год Андерсон была замужем за рок-музыкантом Томми Ли. У бывших супругов есть два сына — Брэндон Томас Ли (род. 6 июня 1996) и Дилан Джаггер Ли (род. 29 декабря 1997). В июне 1995 года у Андерсон случился выкидыш, когда она была беременна их первенцем.
С 2006 по 2007 год Андерсон была замужем за рок-музыкантом Кид Роком. Памела Андерсон и 35-летний Кид Рок сыграли пышную свадьбу на яхте, стоявшей на якоре недалеко от Сен-Тропе. В ноябре 2006 года у Андерсон случился второй выкидыш.
Дважды, с 2007 по 2008 год и с 2014 по 2015 год, Андерсон была замужем за кинопродюсером Риком Саломоном.
20 января 2020 года Андерсон сыграла тайную свадьбу с продюсером Джоном Питерсом. Они недолго встречались в 1989 году, затем расстались и возобновили отношения в конце 2019 года, за несколько месяцев до свадьбы. 1 февраля 2020 года было объявлено о расставании пары, меньше, чем через две недели после свадьбы. Несколько дней спустя было сообщено, что они не были женаты официально.