Jean-Louis Trintignant si sposò in prime nozze nel 1954 con l'attrice Stéphane Audran, da cui si separò due anni dopo. Dopo il divorzio e una breve relazione con Brigitte Bardot, si risposò nel 1960 con Nadine Marquand, attrice, scenografa e regista, da cui divorziò nel 1976, e da cui ha avuto tre figli Marie, Pauline e Vincent.
