周润发祖籍广东开平，父亲周容允，母亲陈丽芳，阿婆是广东东莞人。兄妹四人，周润发在家里排行老三。周润发母亲，港媒多称发妈，周润发孝顺母亲，曾每天早上带妈妈游泳，给妈妈治哮喘，跟妈妈感情好，妈妈也对儿子的每部戏都不会错过。在2008年世界杰出华人奖暨美国纽卡索大学荣誉博士颁奖礼上，发妈获颁“杰出华人母亲”奖的美誉。[1
 

1976年周润发承认因拍《狂潮》爱上剧中的对手缪骞人，却苦无结果。1979年，周润发和无线电视台另一位知名女艺人陈玉莲相恋，后于1983年终告分手。

周润发一生有过两段婚姻，一段是与前妻余安安，1983年2月8日，与陈玉莲分手不久的周润发传出和女艺人余安安闪电结婚的消息，但这段婚姻仅仅维持了9个月。翌年，周润发和现任妻子陈荟莲（当时名为陈蕙莲）恋情曝光，两人在1987年6月5日共结连理。

周润发和陈荟莲结婚27年，膝下无子嗣，承诺在自己死后把99%的财产捐赠给公益事业。他说，所有钱都不是我的，只是我赚回来的，并不代表他要永远拥有，而人活一世最简单的道理就是平淡是福，人生在世，能吃能住，还想什么呢？

周润发形容自己与太太陈荟莲的感情就像一杯加了青柠檬的白开水，虽然清澈通透，却能永远保持清新的感觉。他表示：“爱过十多年，应该好像烈火烧完一样，变成一块炭！意思就是夫妻之间的爱，不再是干柴烈火的热恋阶段，而是升华到互相关怀和爱护的阶段。