A színész jelenleg a hatodik házasságánál tart, a legismertebb felesége Angelina Jolie volt, akivel a Vakrepülés forgatásán ismerkedtek meg, 2000-től 2003-ig tartott a kapcsolatuk. Úgy házasodtak össze, hogy Thornton még nem szakított akkori barátnőjével, Laura Dernnel: egy nap egyszer csak elszöktek Las Vegasba Jolie-val. „Elmentem otthonról, hogy egy filmen dolgozzak, és amíg távol voltam, a barátom elvett egy másik nőt" – mesélte később Dern.
1999 és 2008 között volt Reese Witherspoon férje, de később azt mondta, a kapcsolatukban sok probléma akadt, miután mindketten fiatalok voltak még a házassághoz. Valószínűleg az sem segített, hogy a színész A sereg nem enged forgatásán összejött Abbie Cornishsal, amiből nem csináltak nagy titkot, nyilvánosan is többször látták őket együtt. A friss páros végül aztán 2010-ig maradt együtt, miközben Witherspoon előbb Jake Gyllenhaallal vigasztalódott, 2011-ben pedig hozzáment egy ügynökhöz, Jim Tothhoz.
A legutóbb a The Morning Show-ban látott színész 2003-ban otthagyta hét hónapos terhes barátnőjét, Mary-Louise Parkert, miután elindult a Nőies játékok forgatása. A szakítás természetesen nem a munka, hanem a női főszereplő, Claire Danes miatt történt. „Egyszerűen beleszerettem, fel akartam fedezni ezt az érzést. 24 éves voltam, nem igazán tudtam még, hogy ennek milyen következményei lesznek" – mesélte Danes évekkel később, miközben Parker az önéletrajzi könyvében címzett dühös sorokat Crudupnak.