李香兰与大名鼎鼎的日本女间谍川岛芳子(清朝肃亲王善耆的第十四女)有过一段「兄妹之情」。上世纪30年代，李香兰在天津度假时，养父领着她到川岛芳子开的东兴楼饭庄吃饭，两人相识。李的本名淑子，日语念作「YOSHIKO」，而芳子也念「YOSHIKO」，李香兰便认川岛芳子为干姐。
当年川岛芳子常穿日本军服，爱扮男装，故让李香兰称自己为「哥哥」，于是两人互称兄妹，关系甚好。甚至被传两人关系暧昧。后来随着李香兰到上海闯荡娱乐圈，两人关系慢慢疏远。
抗战结束后，李香兰与川岛芳子相继被国民政府逮捕，罪名同为汉奸，李香兰因为是日本人而逃过审判，无罪释放，川岛芳子则被判处死刑，在北京执行枪决。川岛临刑前嘱託将平时最爱听的一张李香兰黑胶唱片交给「妹妹」。李香兰收到「哥哥」遗物，感慨「命运的缘份」。
李香兰有过两段婚姻，1951年她在美国与日裔雕刻家野口勇结婚，但因性格不合于1956年离婚。两年后，李香兰与日本驻联合国大使的秘书官大鹰弘结婚，冠夫姓成为大鹰淑子，并告别舞台转而从政。
