Przez piętnaście lat Mireille Darc była partnerką partnerką aktora Alaina Delona, którego poznała na planie filmu Jeff (1968), a potem razem zagrali w dramacie gangsterskim Jacques’a Deraya Borsalino (Borsalino, 1970), melodramacie Madly (1970), psychologicznym dreszczowcu kryminalnym Georges’a Lautnera Lodowate serce (Les seins de glace, 1974), dreszczowcu Georges’a Lautnera Śmierć człowieka skorumpowanego (Mort d’un pourri, 1977) i ekranizacji powieści Paula Moranda Człowiek pod presją (L’Homme pressé, 1977) w reż. Édouarda Molinaro. Ponieważ wada serca sprawiała, że ​​ciąża stanowiłaby zagrożenie dla jej życia, para rozstała się w czerwcu 1983 – powodem była chęć posiadania przez Alaina Delona kolejnych dzieci. Mimo to połączyła ich prawdziwa przyjaźń.

W 1989 zasiadła po drugiej stronie kamery jako reżyser filmu Barbarzyńca (La Barbare) z Ángelą Moliną.

Od 1983 była w nieformalnym związku z pisarzem Pierre’em Barretą, dyrektorem tygodnika „L’Express”, a później prezesem stacji Europe 1, który zmarł w 1988. W 1996 poznała paryskiego architekta Pascala Despreza, za którego wyszła za mąż 29 czerwca 2002.