Loren lần đầu gặp Carlo Ponti năm 1950 trong một cuộc hoa hậu mà ông là giám khảo. Từng lăng xê diễn viên Gina Lollobrigida, ông đã tạo cho Loren khá nhiều vai phụ. Sau đó, ở Atlanta năm 1957, ông li dị theo luật México với vợ là Giuliana và kết hôn theo giấy uỷ quyền với Loren. Italy không công nhận vụ li dị vào thời điểm này, và nhà thờ Công giáo phản đối cuộc hôn nhân của họ. Năm 1962, cuộc hôn nhân bị huỷ bỏ. Sau khi ông thương lượng với Giuliana để cả ba chuyển tới Pháp, đất nước cho phép li dị, họ nhập quốc tịch Pháp. Năm 1965, Giuliana Ponti li dị để Ponti cưới Loren năm 1966 đúng luật tại Sèvres.[1][2][3]

Họ có với nhau hai đứa con là Carlo Ponti Jr. và Edoardo Ponti. Edoardo Ponti cưới nữ diễn viên Sasha Alexander tại Geneva, Thuỵ Sĩ và có một con gái Lucia Sofia, sinh ngày 12 tháng 5 năm 2006.