Grohl kết hôn hai lần. Lần đầu là từ năm 1993 tới 1997 với nhiếp ảnh gia Jennifer Youngblood. Sau khi ly hôn, Grohl đi lại với Louise Post tới từ Veruca Salt, là nghệ sĩ tự do và có tham chơi bass cho Hole.

Sau đó anh kết hôn với Jordyn Blum tới từ Long Island, New York vào ngày 2 tháng 8 năm 2003, tại nhà riêng tại Los Angeles. Khách mời bao gồm Clive Davis, Jack Black, và thành viên cũ của Nirvana Krist Novoselic. Vào ngày 15 tháng 4 năm 2006, con gái của họ là Violet Maye ra đời ở Los Angeles, được đặt theo tên của bà nội của Grohl. Cũng trong đầu năm đó, Tom Hawkins, một thành viên của Foo Fighters nói trên MTV, "Chúng tôi dự định đi tour châu Âu vào từ tháng 1 tới tháng 3, nhưng chúng tôi đã phải trở về nhà vì Dave và vợ có em bé," anh còn thêm rằng "tôi không định nói thế." Grohl nói rằng anh đã chơi nhạc khi đứa trẻ còn trong bụng mẹ, và thêm rằng "Em bé thích The Beatles. Không hứng thú lắm với The Beach Boys, Digs Mozzart." Ngày 17 tháng 4 năm 2009, con gái thứ hai của Grohl, Harper Willow, ra đời.

Grohl đã lên tiếng về việc lạm dụng chất kích thích, được ghi trong một video năm 2009 về việc phòng chống chất kích thích của BBC. "Tôi không bao giờ nghiện cocaine, trong suốt cuộc đời. Tôi không bao giờ nghiện heroin, Tôi không bao giờ đua xe tốc độ," anh nói trong buổi phỏng vấn năm 2008, thêm rằng anh đã thôi không hút thuốc và ngừng nghiện rượu từ năm 20 tuổi. Trong video của đài BBC, anh nói: "Tôi đã thấy người ta chết. Tuổi trẻ thật không dễ sống. Nhưng những người đó đã chẳng làm gì để cuộc sống dễ chịu hơn."

Vào tháng 5 năm 2006, Grohl gửi thư cổ động hai thợ mỏ bị mắc lại ở mỏ Beaconsfield tại Tasmania, Úc. Một trong hai người đàn ông đã xin gửi một chiếc Ipod trong đó chứa album In your honor của Foo Fighters, được gửi xuống cho họ qua một hố nhỏ. Grohl đã gửi thêm lời nhắn, "Mặc dù tôi phải đi nửa vòng trái đất bây giờ, trái tim tôi sẽ luôn ở bên hai bạn, và tôi muốn các bạn biết rằng khi các bạn trở về nhà, sẽ có sẵn hai chiếc vé xem bất kỳ show nào của Foos, cùng với hai chai bia lạnh đang chờ hai bạn. Đồng ý chứ?"

Vào tháng 10, một trong hai người thợ đã mời Grohl đi uống vài chai sau buổi biểu diễn của Foos ở Sydney Opera House. Grohl đã viết một đoạn nhạc về buổi gặp gỡ này và trân trọng hứa sẽ mang nó vào album tiếp theo của ban nhạc. Và anh đã giữ lời hứa. Bài hát mang tên "Ballad of the Beaconfiel Miners," xuất hiện trong album Echoes, Silence, Patience Grace phát hành năm 2007.

Tháng 8 năm 2009, Grohl tới Warren, Ohio và biểu diễn các bài "Everlong", "Times Like These", và "My Hero". Một đoạn đường ở Warrren sau đó đã được đặt tên là "David Grohl Alley" và được các nghệ sĩ địa phương vẽ hình lên các bức tường ở đó.