Respecto a su vida personal, su gran aspecto físico e ícono del atractivo masculino en su juventud le llevó a mantener numerosos romances.Mantuvo una importante relación con la actriz vienesa Romy Schneider, con quien conservó una profunda amistad hasta el fallecimiento de ella, en 1982 víctima de un paro cardíaco, tras haber perdido a su hijo en un desgraciado accidente doméstico unos meses antes. Existieron rumores de que habría sido suicidio, pero nunca pudo comprobarse. Mantuvo un romance y se casó en 1964 con la marroquí Nathalie Delon (Natalie Canovas) con quien tuvo su hijo Anthony Delon, la pareja se divorció en 1969. Posteriormente convivió por años (1969-1984) con la actriz francesa Mireille Darc de la cual se separó más tarde. Tuvo varias relaciones intensas, aunque cortas. Vivió un romance con la cantante alemana Nico quien reclama que su hijo Christian Aaron Boulogne tiene a Delon como padre. En 1987 conoce a la ignota actriz holandesa Rosalie Van Bremen durante la filmación deVideoclip Comme Au Cinema, con la cual tuvo dos hijos Anouchka y Alain-Fabien. La pareja se separó en 2001. Hoy por hoy, según sus propias declaraciones, sus hijos son sus únicos amores y su hija Anouchka es su compañera predilecta en la mayoría de los eventos sociales a los que asiste. Se dedicó a coleccionar arte, a las carreras de caballos y a la promoción de eventos de boxeo (promocionó a su amigo el campeón argentino Carlos Monzón).Desde 1999 es ciudadano de Suiza y sus compañías (produce perfumes, lentes de sol, ropa, etc) operan desde Ginebra. En el año 2005 fue condecorado con la Legión de Honor por su contribución al cine francés. En el año 2008 regresó al teatro con la obra Cartas de Amor junto a Anouk Aimée.