Od grudnia 1994 do maja 1997 związana była z aktorem Bradem Pittem. 5 grudnia 2003 poślubiła Chrisa Martina, lidera rockowej grupy Coldplay, z który ma dwoje dzieci: córkę Apple Blythe Alison (ur. 14 maja 2004) i syna Mosesa Bruce’a Anthony’ego (ur. 8 kwietnia 2006). Paltrow w marcu 2014 ogłosiła, że rozstała się z Martinem. W kwietniu 2015 roku Paltrow wystąpiła o rozwód z Martinem. 8 stycznia 2018 zaręczyła się z producentem filmowym Bradem Falchuckiem, za którego wyszła we wrześniu 2018 para w Hamptons na Long Island.
Wyznaje judaizm.
Filmografia Filmy fabularne
Seriale telewizyjne 1997: Thomas Jefferson jako wnuczka Jeffersona (głos) 2010–2011: Glee jako Holly Holiday 2014: Terapia w sieci jako Maya Ganesh 2019–2020: Wybory Paytona Hobarta jako Georgina Hobart
Scenarzysta 2005: Dealbreaker
Reżyser 2005: Dealbreaker