Bằng Kiều cho tới nay đã trải qua một số mối tình. Bằng Kiều từng có mối tình sâu đậm kéo dài tới 6 năm với ca sĩ Mỹ Linh. Cả hai thậm chí còn tính tới chuyện kết hôn. Nhưng chỉ vì những lần giận dỗi vụn vặt mà cặp đôi này đường ai nấy đi[37]. Sau Mỹ Linh, một nguồn tin cho biết Bằng Kiều có bạn gái là người mẫu Tăng Huệ Văn kém anh 6-7 tuổi. Anh chính là người đã động viên Huệ Văn theo đuổi đam mê ca hát.

Bằng Kiều gặp nữ ca sĩ Việt kiều Mỹ Trizzie Phương Trinh lần đầu trong chương trình Duyên dáng Việt Nam 9 diễn ra vào tháng 4 năm 2000.[38] Anh từ bỏ thói quen thuốc lào mà anh thừa nhận có ảnh hưởng tới giọng hát từ khi quen cô[39] (nhưng theo Phương Trinh tiết lộ, vào thời gian sau này, anh vẫn hút thuốc lào như một thói quen không thể bỏ [40]). Tháng 9 năm 2002, sau hơn một năm quen biết, Bằng Kiều kết hôn với Phương Trinh. Hôn lễ diễn ra tại Mỹ và Hà Nội,[41] sau đó anh sang định cư tại Nam California. Con trai đầu lòng của anh có tên là Beckham Bằng Phương.[42] Tính tới năm 2012 anh đã có ba con trai.[43]

Bằng Kiều cho biết anh và vợ Trizzie Phương Trinh quyết định sẽ không bao giờ song ca với nhau vì chất giọng và phong cách khác biệt.[1][39]

Cuối tháng 5 năm 2013, có thông tin cho rằng Bằng Kiều chia tay Trizzie Phương Trinh.[44] Hiện hai người đã chính thức ly dị.

Đến đầu năm 2014, có thông tin là Bằng Kiều có quan hệ với Dương Mỹ Linh.[45]