Monde : France

Lors du Festival de Cannes 1981, âgée de quinze ans, Sophie Marceau fait la connaissance du réalisateur polonais Andrzej Żuławski, à l'hôtel Majestic Barrière. Trois ans plus tard, elle entame une liaison avec le réalisateur, de vingt-six ans son aîné. Ils vivent ensemble dix-sept ans, avant de se séparer en 2001. Ils ont un fils : Vincent, né le 24 juillet 1995.

En 1999, alors qu'elle tourne Le monde ne suffit pas, elle entame une liaison avec le producteur Jim Lemley, qu'elle a croisé sur le tournage d’Anna Karenine à la fin de l’année 1996. De cette relation naît une fille, prénommée Juliette, le 13 juin 2002.

Sophie Marceau et Jim Lemley se séparent en 2007, après le « coup de foudre » de l'actrice pour Christophe Lambert, rencontré sur le tournage du film La Disparue de Deauville dont elle est également la réalisatrice. Christophe Lambert et l'actrice annoncent leur séparation le 11 juillet 2014.

De janvier à novembre 2016, elle est la compagne du cuisinier Cyril Lignac. En juillet 2020 est officialisée sa relation avec le producteur de théâtre Richard Caillat.