Актрисата с български корени има 3-годишна връзка с колегата си от „Дневниците на вампира“ Иън Сомърхолдър. Въпреки раздялата им, двамата остават любима двойка на зрителите - и на екрана, и в живота. Две години след раздялата им Сомърхолдър се ожени за друга актриса - Ники Рийд, което отключи вълна от негативни коментари към нея от страна на феновете, както и породи множество слухове за изневери и ревност между тримата. През 2017 г. Ники публикува снимка с Нина и Иън, отричайки слуховете за вражда между тях. Наскоро Добрев говори в интервю за брака на бившия си, заявявайки, че не вижда защо трябва да има проблем с това, след като те са щастливи, както и тя самата.