2004年,蔡卓妍与郑中基在合作拍摄电影《追击8月15》时相识相恋。2006年1月31日,二人在美国洛杉矶秘密注册结婚。
2010年10月10日,蔡卓妍通过经纪公司微博宣布与师弟陈伟霆相恋已有三个月,随后陈伟霆也大方承认了二人的恋情;次日,二人在公开恋情后首次亮相机场 。但在2023年8月,二人还是宣布了分手,但并未公开分手的原因。
2025年,蔡卓妍开始与健身教练林俊贤交往,二人还在七夕节期间共同观看了林家谦举办的演唱会。2026年1月,蔡卓妍在出席活动时公开承认了二人的恋情;3月,她表示已经带男友见了家长,并称母亲很喜欢对方。
2026年1月8日,蔡卓妍被传与健身教练林俊贤恋情,据好友马天佑透露,蔡卓妍在恋爱中状态甜蜜,开心得像个小朋友,且林俊贤比蔡卓妍小10岁。
林俊贤曾是英皇艺人关智斌的私人教练,月收入超过十万港元。