Chris ja Gwyneth abiellusid 2003. aasta detsembris. Laialt levinud abiellumise põhjus kehtis ka nende puhul - Gwyneth oli rasedaks jäänud. 2004. aastal sündis abielupaarile tütar Apple ja 2006. aastal poeg Moses.

Kuigi mõlemad olid ja on kuulsad, töö viis tihti lahku ning himurad austajad trügisid pidevalt ligi, kestis abielu oma kümme aastat. Siis läks paar lahku.

2014. aastal leidis Chris Martin endale noore silmarõõmu, näitlejanna Jennifer Lawrence'i. Jennifer oli tükk maad noorem ja värskem (nii umbes 18 aastat) kui Gwyneth ning tõusmas Hollywoodi uueks suureks staariks. Kuid see romaan jäi üürikeseks, Jennifer alles otsis endale sobivat meest.

Gwyneth on hiljem rääkinud, et teda on kummitanud psüühilised häired ja depressioonid.