Từ 2010 tới cuối 2012, Payne hẹn hò với cựu dancer của X Factor, Danielle Peazer.[76] Từ 2013 tới 2015, Payne ở trong 1 mối quan hệ với người bạn thời niên thiếu, Sophia Smith.[77]Năm 2016, Payne bắt đầu hẹn hò với Cheryl;[78][79][80] và cùng với cô ấy có một đứa con trai Bear Grey Payne (sinh vào 22 tháng 3 năm 2017) [81][82][83] trước khi họ chia tay vào năm 2018.[81][84][85] Payne bắt đầu hẹn hò với người mẫu Maya Henry vào năm 2019. Cặp đôi này sau đó đã thông báo về việc họ đã đính hôn vào tháng 8 năm 2020.[86]