Żyła w związku z muzykiem jazzowym Gerrym Mulliganem (1965–1976). Chociaż Mulligan często określał Dennis jako jego drugą żonę, Dennis później wyznała, że nigdy nie wyszła za mąż. Przez parę lat była również związana z aktorem Erikiem Robertsem (1980–1985).
Zmarła na raka jajnika w Westport w stanie Connecticut w wieku 54 lat.
W 1997, pośmiertnie, zostały wydane wspomnienia aktorki Sandy Dennis: A Personal Memoir.
Filmografia Filmy fabularne 1991: Indiański biegacz (The Indian Runner) jako Pani Roberts 1989: Rodzice (Parents) jako Millie Dew 1988: Inna kobieta (Another Woman) jako Claire 1988: Telefon do piekła (976-EVIL) jako Ciotka Lucy 1985: The Execution jako Elsa Spahn 1982: Wróć, Jimmy Deanie (Come Back to the Five and Dime, Jimmy Dean, Jimmy Dean) jako Mona 1981: Cztery pory roku (The Four Seasons) jako Anne Callan 1980: Wilson's Reward jako Martha James 1978: Perfect Gentlemen jako Sophie Rosenman 1977: Brzydkie zwyczaje (Nasty Habits) jako Siostra Winifred 1976: God Told Me To jako Martha Nicholas 1975: Mr.