Madeleine Robinson a été mariée avec l'acteur Robert Dalban (dont elle a eu un fils, Jean-François, né en 1941), puis avec Guillaume Amestoy le 16 avril 1947 (mariage célébré dans la stricte intimité à Chennevières sur Marne où ils étaient domicilié au 28 rue de Champigny) , et a vécu avec l'acteur-écrivain espagnol José Luis de Vilallonga. De sa relation avec Jean-Louis Jaubert, chanteur des Compagnons de la chanson, elle a eu une fille, Sophie-Julia (1955-1993). Victoire du cinéma français 1952 : Victoire de la meilleure actrice pour Le Garçon sauvage. Mostra de Venise 1959 : Coupe Volpi pour la meilleure interprétation féminine pour À double tour. Prix du Syndicat de la critique 1965 : Prix de la meilleure comédienne pour Qui a peur de Virginia Woolf ? Molières 2001 : Molière d'honneur.