MFF w Cannes (2006).
W 2015 roku w filmie Spectre w wieku 51 lat wcieliła się w postać Lucii Sciarry, stając się jednocześnie najstarszą „dziewczyną Bonda”.
Życie prywatne 3 stycznia 1990 roku poślubiła fotografa Claudio Bassę; ich małżeństwo zakończyło się rozwodem. Później była związana z włoskim aktorem Nicolą Farronem. W 1996 roku związała się z francuskim aktorem Vincentem Casselem, którego poznała na planie filmu Apartament. Bellucci i Cassel pobrali się w 1999 roku. Para zamieszkała w Paryżu. 12 września 2004 roku w Rzymie urodziła się ich córka – Deva. 21 maja 2010 roku w Rzymie urodziła się ich druga córka – Léonie. Pod koniec sierpnia 2013 doszło do rozwodu. W latach 2023-2025 pozostawała w związku z amerykańskim reżyserem Timem Burtonem.
Bellucci w wywiadzie przyznała, że pochodzi z katolickiego regionu Włoch, ale nie czuje się katoliczką, lecz agnostyczką.