朱雨辰

1995年春天，汤唯与朱雨辰的第一次见面是在在杭州参加中戏表演系的考场上，当时他们都16岁。直到1997年，汤唯、朱雨辰都上高三，因为热恋两人高考双双落榜。1998年，朱雨辰顺利考上中戏，而汤唯再次落榜。2000年，汤唯连续三年考试，终于考上了中戏。但也就是那年高考前，汤唯与朱雨辰开始闹分手。2004年汤唯毕业大戏，朱雨辰没有去。

田雨

2004年，汤唯与演员田雨因合作电视剧《警花燕子》而结缘恋爱，但因为《色，戒》两人分手。在《色，戒》拍摄前期，汤唯和田雨这对恋人还不时地电话联络，田雨也曾前往上海拍摄地探望过汤唯。然而两人的关系渐渐疏远，《色，戒》还没有拍摄完两人就已分手结束3年感情。

胡璟

汤唯与胡璟于2012年9月，在内地音乐人陈雨黎的追悼会中认识，两人2012年10月被拍到一起观看音乐节，恋情曝光。2013年5月，汤唯离京，男友胡璟送行，二人在机场难舍难分，紧紧相拥。后来，汤唯远走美国拍新片，半年内一直在美国和香港生活。与胡璟分隔两地，感情情况不明。11月，汤唯回到北京，为自己主演的电影《黄金时代》配音，风行工作室发现，汤唯回到北京后并未再与胡璟见面，也没有前往胡璟所在的公寓，而胡璟当时实际上依然还在北京工作。

2013年11月21日，汤唯表示：2014年的新年愿望是结婚成家，想拥有一个家庭，从20岁开始，她每年都希望结婚，组织家庭。对她来说家庭相当重要。她喜欢做家务与烹饪，有信心婚后会做得妥当。

2014年1月11日，汤唯在上海松江车墩拍戏遭遇电信诈骗，被骗走21万余元人民币。汤唯事后已向松江警方报案，警方已介入调查。