Năm 2014, sau thành công của phim Hương Ga, Kim Lý trở thành nam diễn viên điển trai thanh lịch nam tính, có nét lai Tây trong showbiz Việt. Sự hợp tác trong Hương ga đã dẫn Kim Lý và Trương Ngọc Ánh từ hợp tác thành người yêu của nhau. Năm 2014 Trương Ngọc Ánh và Trần Bảo Sơn ly hôn, cuối năm họ thấy nữ diễn viên và Kim Lý thân thiết. Lúc đó cả hai người đều không xác nhận về mối quan hệ này, phải tới năm sau cả hai mới có những hành động xác nhận về tình cảm của mình cho đối phương.
Kim Lý được Trương Ngọc Ánh cho rằng rất nghiêm túc trong tình cảm nhưng cô chưa sẵn sàng kết hôn sinh con sau 1 lần đổ vỡ
Lúc đó tên tuổi Kim Lý cũng đang được truyền thông săn đón. Hồ Ngọc Hà đã nhắm anh cho MV của mình. Tuy nhiên lần đầu Kim Lý đã từ chối với lý do anh là một diễn viên không thể đóng trong MV ca nhạc quá ngắn và hơn nữa lúc đó anh đang có bạn gái (Lúc đó bạn gái của Kim Lý là Trương Ngọc Ánh). Hồ Ngọc Hà cảm thấy bị tổn thương vì lời từ chối này. Sau đó Kim Lý có mời Hà đóng phim Vệ sĩ Sài Gòn nhưng tính “thù vặt” nổi lên, Hồ Ngọc Hà nói Kim Lý gửi kịch bản để xem nhưng đến ngày hẹn gặp thì cô bặt vô âm tín.
Kim Lý từng từ chối hợp tác với Hồ Ngọc Hà vì lý do đang có bạn gái khiến nữ hoàng giải trí tính kế "trả thù"
Nhưng rồi đến năm 2017, Kim Lý đã nhận lời Hồ Ngọc Hà tham gia MV Cả một trời thương nhớ. Hà hồ kể lại lần này cô gửi lời mời và còn dọa dẫm nếu Kim Lý không tham gia thì không nói chuyện với nhau nữa. Rồi họ bén duyên với nhau. Lúc đó Kim Lý và Trương Ngọc Ánh cũng đã chia tay.
Khi mối quan hệ Kim Lý và Trương Ngọc Ánh không mặn nồng, cũng đã có tin đồn do Kim Lý có người thứ ba, cũng từng có tin đồn Hà Hồ cũng liên quan. Tuy nhiên chính Trương Ngọc Ánh từng chia sẻ với truyền thông rằng không có người thứ ba, vì Kim Lý là người nghiêm túc, anh rất muốn kết hôn sinh con, nhưng lúc đó Trương Ngọc Ánh mới bước ra khỏi cuộc hôn nhân lần đầu và lại đang có con gái nhỏ nên cô chưa sẵn sàng kết hôn và sinh con.
Trương Ngọc Ánh từng chúc mừng cặp đôi có con là có của, và khẳng định Kim Lý sẽ là người bố tốt
Hồ Ngọc Hà cũng từng nói cô từng nghĩ Kim Lý chỉ là cuộc vui nhất thời của mình, nào ngờ cả hai nhận ra phù hợp với nhau. Để rồi sau đó họ có cặp song sinh và hạnh phúc bên nhau sau nhiều năm.
