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。