Nel 1965 Belmondo conobbe Ursula Andress, indimenticabile Bond girl, sul set del film «L’uomo di Hong Kong» e l’attore lasciò la moglie. Belmondo e Andress rimasero fidanzati fino al 1972, quando avvenne un nuovo incontro.
Galeotto fu ancora una volta un set: nel 1972 Jean Paul Belmondo conobbe l’attrice italiana Laura Antonelli, mentre giravano «Trappola per un lupo» di Claude Chabrol. Bebel perse la testa per lei, lasciando Ursula Andress e imbarcandosi in un’amore durato fino al 1980, costantemente al centro delle cronache, fatto di passione e di litigate furiose. Dopo la sua morte, così la ricordò in un’intervista: «Laura era un’attrice formidabile. Mi è dispiaciuto molto che sia morta nella miseria. Non stavamo più insieme da tanti anni ma questo non vuol dire niente».
Negli anni 80, fra il 1980 e il 1987, Belmondo frequentò l’attrice e cantante brasiliana Carlos Sotto Mayor. Tra i due sembra poi esserci stato un ritorno di fiamma molto recente avevano ripreso a frequentarsi nel 2020, oltre 30 anni dopo il primo incontro.
Dopo una convivenza che durava da oltre 13 anni, il 29 dicembre 2002 Belmondo sposò a Parigi in seconde nozze la compagna Natty Tardivel, di oltre 30 anni più giovane: l’anno successivo nacque la figlia Stella quando lui aveva 70 anni. Sei anni dopo, però, arrivò il divorzio.
