森星の恋愛史において、最も世間の注目を集めたのが俳優・伊勢谷友介との熱愛報道でした。ふたりの出会いは2015年11月に放送された料理バラエティ番組『新チューボーですよ！』（TBS系）での共演がきっかけとされています。アシスタントMCを務めていた森星の屈託のない笑顔と、ゲスト出演した伊勢谷の波長が合致し、翌2016年春に写真週刊誌『FRIDAY』のスクープによって交際が公となりました。
当時、ふたりは都内の高級マンションで同棲生活を送り、愛犬を連れて散歩する姿やオープンカフェで過ごす仲睦まじい様子が度々目撃されていました。16歳という年齢差を越えたビッグカップルとして「結婚秒読み」と見られていましたが、2026年春頃に静かに破局を迎えていたことが後に判明します。
その決定的な破局理由について、当時の取材証言や関係者の話を総合すると、結婚に対するタイムリミット感のズレや、互いの生活リズム・価値観の乖離が背景にあったとされています。その後、同年秋に伊勢谷が起こした不祥事の際にも、すでに交際関係が完全に解消されていたことが確認されており、森星側が自らの未来を見据えて下した勇気ある決断であったことが浮き彫りになりました。
それ以前にも、学生時代やモデルデビュー初期に噂されたハーフモデルや海外クリエイターなど、インターナショナルな交友関係が報じられたことはありましたが、公に長期同棲が確認されたのは伊勢谷との関係が唯一無二の事例となっています。
