Gunn kết hôn với nữ diễn viên Jenna Fischer vào ngày 7 tháng 10 năm 2000, trong một sự kiện mà tờ báo địa phương của Gunn cho biết người làm lễ cho hay người chính là Lloyd Kaufman, nhưng sau đó Gunn đã đính chính lại rằng không phải như vậy: "Họ nói rằng tôi được làm lễ bởi Lloyd Kaufman, nhưng điều này không đúng. Anh ấy chỉ có mặt tại đám cưới và có một bài phát biểu mà thôi." Gunn và Fischer trước đó lần đầu gặp nhau tại St. Louis thông qua người em Sean Gunn, anh cũng đã từng chơi với Fischer hồi học trung học. Sau 7 năm chung sống, Gunn và Fischer cùng tuyên bố rằng họ đã ly thân vào ngày 5 tháng 7 năm 2007,[60] sau đó họ ly dị vào năm 2008.[61] Đến năm 2010, Fischer thuyết phục Gunn hãy tuyển Rainn Wilson, người đóng cặp với cô trong phim truyền hình The Office, trong bộ phim Super của Gunn.

Gunn được nuôi dưỡng trong một gia đình theo đạo La Mã và ông đã từng nhắc đến việc cầu nguyện đã đóng góp một phần quan trọng thế nào trong cuộc đời mình,[62] nhưng ông cũng cho biết rằng ông "theo một cách nào đó, là người vô thần".[63]

Gunn giải thích cách nhìn nhận của mình rõ ràng hơn vào năm 2016: "Quan điểm cá nhân của tôi cho rằng điều đó đóng góp một giá trị về tinh thần đối với cuộc sống của một số người và tôi nghĩ rằng niềm tin vào Chúa có thể là một điều tốt với nhiều người [...] Tôi không thích những kiểu niềm tin về tôn giáo một cách độc nhất, nó là kiểu tôn giáo nói rằng bạn sẽ bị nguyền rủa dưới địa ngục hoặc bạn sẽ không được cứu rỗi vì bạn không tin vào những điều mà tôi tin. Tôi cho rằng niềm tin và sự tin tưởng về những giá trị tinh thần là một điều rất, rất cá nhân và nếu tôi áp đặt những điều tôi tin tưởng với tất cả mọi người khác thì điều đó thật không công bằng tới cá nhân mỗi người, và tôi thật sự ghét nó."[64]