Kruna njihove ljubavi su sin Leo i ćerka Luna.
Poznato je da je Penelope u braku sa 50-godišnjim španskim glumcem Havijerom Bardemom od 2010. godine, ali o njihovom odnosu ne zna se gotovo ništa.
Sin Leo rođen je 2011. godine, a ćerka Luna 2013. godine.
Par je glumio i u nekoliko zajedničkih filmova, a svih ovih godina se ovaj par nije vezao nijedan skandal ili su dobro sakrivali sve potencijalne probleme tokom godina.
Paparaci su uspeli da ih snime s decom svega nekoliko puta, što je za holivudske standarde zaista malo. Ipak, zna se kako se par prvi put upoznao davne 1992. godine na setu filma "Jamón Jamón". U vrijeme snimanja filma "Vicky Christina Barcelona" par je već godinu dana bio u vezi, a šuškanja su počela nakon što su snimljeni na odmoru na Maldivima.
Par je tek 2010. godine priznao ljubav zajedničkim pojavljivanjem na crvenom tepihu na dodeli Goya nagrada ,koje se nazivaju "španskim Oskarima".
"Delim ovu sreću sa svojom partnerkom, prijateljem, ljubavi, Penelope. Puno toga ti dugujem i volim te", poručio joj je tada javno markantni Havijer, preuzimajući nagradu za najboljeg glumca.
Bio je to retki javni izliv ljubavi tajanstvenog glumca koji je pronašao jednako tajanstvenu partnerku.