Mężami Kleopatry byli (w kolejności chronologicznej)
1. Ptolemeusz XIII – utonął w 47 r. p.n.e.
2. Ptolemeusz XIV – został rzekomo otruty w ok. 44 r. p.n.e.
3. Juliusz Cezar – został zamordowany w Rzymie w 44 r. p.n.e.
4. Marek Antoniusz – popełnił samobójstwo po decydującej porażce z Oktawianem w 31 r. p.n.e.
1. Ptolemeusz XIII Theos Philopator
Był synem Ptolemeusza XII i wiosną 51 r. p.n.e. zastąpił ojca jako współwładca Egiptu przez małżeństwo z jego starszą siostrą Kleopatrą VII Egipską. W październiku 50 r. p.n.e. Ptolemeusz XIII został wraz z nią awansowany na starszego władcę. W ten sposób panował od 51 r. p.n.e. do swojej śmierci w 47 r. p.n.e.
Ptolemeusz XIII miał za złe Kleopatrze, że próbowała go kontrolować i był zdeterminowany, by ją usunąć; w tym celu sprzymierzył się z Arsinoe IV (kolejną przyrodnią siostrą i pretendentką do tronu). Ich działania doprowadziły do wojny domowej.
Ptolemeusz XIII podobno utonął podczas próby przeprawy przez Nil.
2. Ptolemeusz XIV
Był synem Ptolemeusza XII. Po śmierci swojego starszego brata Ptolemeusza XIII, został ogłoszony faraonem i współrządzącym przez ich starszą siostrę Kleopatrę VII. W ten sposób panował od 47 p.n.e. do 44 p.n.e. Sposób jego śmierci nie jest pewny; zwykle przyjmuje się, że Kleopatra otruła swojego Ptolemeusza XIV, by zastąpić go Ptolemeuszem XV Cezarionem, jej synem Cezarem, który został ogłoszony współrządcą 2 września 44 roku p.n.e. Ostatnia wzmianka o Ptolemeuszu XIV jako żywym jest datowana na 26 lipca 44 r. p.n.e.
3. Juliusz Cezar
Jeden z największych generałów w historii, Cezar odegrał kluczową rolę w stopniowym przekształcaniu Republiki Rzymskiej w Imperium Rzymskie.
Chociaż Kleopatra miała 21 lat, gdy się poznali, a Cezar 52, zostali kochankami podczas pobytu Cezara w Egipcie między 48 r. p.n.e. a 47 r. p.n.e. Kleopatra twierdziła, że Cezar jest ojcem jej syna (co zostało pośrednio potwierdzone przez samego Cezara). Kleopatra, Ptolemeusz XIV i Cezarion odwiedzili Rzym latem 46 r. p.n.e. i nadal byli w Rzymie w dniu 15 marca 44 r. p.n.e., kiedy Cezar został zamordowany. Kleopatra wróciła do Rzymu z rodziną i uczyniła swojego syna Cezariona swoim współwładcą (przypuszczalnie po otruciu Ptolemeusza XIV).
4. Marek Antoniusz
Był jednym z triumwirów, którzy rządzili Rzymem po śmierci Cezara.
W 41 r. Marek Antoniusz spotkał się z Kleopatrą, by wymusić na niej obietnicę poparcia zamierzonej przez niego wojny z Partami; tak oczarowała Antoniusza, że postanowił spędzić z nią zimę 41 p.n.e.-40 p.n.e. w Aleksandrii.
25 grudnia 40 r. p.n.e. Kleopatra urodziła bliźnięta, których ojcem był Antoniusz, Aleksandra Heliosa i Kleopatrę Selene II. Cztery lata później Antoniusz ponownie odwiedził Aleksandrię w drodze na wojnę z Partami. Odnowił swój związek z Kleopatrą i od tej pory Aleksandria stała się jego domem. Ożenił się z Kleopatrą zgodnie z obrządkiem egipskim, choć w tym czasie był żonaty z Oktawią Mniejszą, siostrą swojego kolegi triumwira Oktawiana. Miał z Kleopatrą jeszcze jedno dziecko, Ptolemeusza Filadelfa.
Związki Marka Antoniusza i Kleopatry wywołały skandal w Rzymie; były też przyczyną zerwania stosunków między Antoniuszem a jego współtrumwiarzem Oktawianem w 33 r. p.n.e. Oktawian przekonał senat do wypowiedzenia wojny Egiptowi. W 31 r. p.n.e. siły Antoniusza i Kleopatry zmierzyły się z Rzymianami w akcji morskiej u wybrzeży Actium. Antoniusz i Kleopatra popełnili samobójstwa, woląc śmierć od bycia trofeami Rzymu.
.