Так же как и младшая сестра, Марианна в начале 60-х могла войти в качестве невестки в клан Михалковых - в течение полутора лет вся актерская тусовка живо обсуждала ее роман с известным кинорежиссером Андреем Михалковым-Кончаловским. Однако после полутора лет близкого знакомства их отношения так и не привели к всеми ожидаемой женитьбе. Касаясь этого романа, А. Михалков-Кончаловский в книге «Низкие истины» пишет: «У Марьяны были синие глаза, вздернутый нос и рыжие волосы. Когда она сидела на подоконнике, казалось, что перед тобой картина Магритта: глаза сливаются с окружающим небом. Лицо, а за ним сквозь дыры глаз небо просвечивает...
Марьяна курила, что мне не нравилось, вела неспортивный образ жизни, что мне тоже не нравилось, была очаровательна, что мне очень нравилось. Она была вся такая легкая, непредсказуемая, небесная!..
Уже надвигался на меня поезд, называемый «женитьба». Уже стали об этом поговаривать. В моих же планах этого не было. Помню, я вел машину, не мне принадлежавшую: жена одного профессора взяла ее у своего мужа, еще ехали Марьяна и мой приятель.
- А почему бы вам, друзья, не жениться? - сказала жена профессора.
От смущения я повернул руль - повернул очень неаккуратно, кто-то в меня врезался. Так окончился этот роман...»
Между тем это был не последний «звездный» роман Марианны. Сразу после разрыва с Михалковым-Кончаловским в ее жизнь вошел Андрей Тарковский. В те годы он был женат на актрисе Ирме Рауш, однако их брак нельзя было назвать стабильным - они то сходились, то расходились. В одно из этих расставаний Тарковский и увлекся Марианной, которая была целиком в его вкусе - он любил светлоглазых блондинок с веснушками. Весной 1965 года, приступая к работе над «Андреем Рублевым», Тарковский собирался снимать и Марианну - в роли Дурочки. Однако та отказалась. И Тарковский отдал роль своей жене.
После Тарковского в жизни Марианны Вертинской было еще несколько мужчин: два года она жила с оператором Александром Княжинским, затем год с художником Львом Збарским. Наконец в 1967 году она вышла замуж за молодого архитектора Илью Былинкина, с которым прожила шесть лет. В этом браке на свет родилась дочь Александра.
Не менее творчески насыщенными были для сестер Вертинских и 70-е годы. Причем у каждой была своя тема в искусстве и ни разу их пути не пересеклись ни на съемочной площадке, ни на театральной сцене. На счету Анастасии были роли в фильмах: «Случай с Полыниным» (1971), «Преждевременный человек», «Человек на своем месте» (оба - 1973), «Безымянная звезда» (ТВ) (1978), «Овод» (ТВ) (1980) и др.
В 1980 году А. Вертинской было присвоено звание заслуженной артистки РСФСР.
У Марианны этот список выглядел следующим образом: «Семь невест ефрейтора Збруева», «Хозяин» (оба - 1971), «Конец Любавиных» (1972), «Смерть под парусом» (ТВ) (1977), «Пена» (1979), «Диалог с продолжением» (1980) и др.
Между тем личная жизнь сестер Вертинских оказалась на удивление похожей: пройдя через несколько браков, они так и не нашли своего единственного суженого. Анастасия в 1976 году вышла замуж за популярного певца и композитора Александра Градского, но прожила с ним всего лишь два с половиной года (официально брак распался в 1980 году).
А. Вертинская рассказывает: «Что касается моей личной жизни, думаю, Господь вообще лишил меня этой радости - быть счастливой в браке. Кстати, я поняла это довольно рано, после второго мужа. Этот брак я вообще браком не считаю. Он продлился крайне недолго и не принес мне ни особых разочарований, ни особого обольщения. Я скорее склонна считать браком союз с человеком, с которым у меня был около двадцати лет роман...
На самом деле есть женщины, рожденные для брака. Они без этого не могут: шум, дети, она что-то рассказывает ему, он ей. А я бы с ума сошла, если бы здесь еще кто-то ходил. Я люблю тишину, уединение...»
Марианна в начале 70-х развелась с Былинкиным и ушла к оператору Григорию Рербергу. Разменяв прежнюю квартиру, она теперь поселилась в двухкомнатной на улице Чехова. Однако и этот союз оказался недолговечным - он продлился всего лишь два года. Причем разрыв был тяжелым. После этого в жизнь Марианны вошел ее бывший однокурсник по «Щуке» популярный актер Борис Хмельницкий. Он давно был тайно влюблен в нее и все ждал, когда же она станет свободна. И дождался. Несмотря на то, что Рерберг не хотел отпускать Марианну от себя, даже грозился в случае ее ухода покончить жизнь самоубийством, Вертинская ушла к Хмельницкому. Они переехали в новую квартиру на Нижней Масловке, и в 1978 году у них родилась дочь Даша. Что касается Рерберга, то он вскоре пришел в себя и женился на бывшей супруге режиссера Владимира Басова Валентине Титовой.