Alain Delon si v roce 1964 vzal Nathalii Delonovou (původním jménem Francine Canovasovou). Rozvedli se v roce 1969. Jejich jediný, nyní sedmatřicetiletý, syn Anthony se rovněž věnuje herectví.
S někdejší holandskou královnou krásy Rosalií van Breemenovou Delon žil od roku 1987. Dlouhodobějšími partnerkami idolu mnoha žen byly i herečky Romy Schneiderová a Mireille Darcová.