电视剧《如意》时认识杨幂，10月13日曾有二人因戏生情的报道，但遭二人否认。2012年1月8日，二人得知被偷拍后，不得已承认恋情。往后两年，两人感情稳定、先后合作主演了《HOLD住爱》和《盛夏晚晴天》两部影视作品。2013年11月13日，刘恺威与杨幂在个人微博上宣布已结婚领证。2014年1月8日，二人举行婚礼；同年6月1日，杨幂在香港产下一女，乳名叫“小糯米”。2018年12月22日，宣布结束近五年的婚姻，刘恺威与杨幂通过二人所属的经纪公司嘉行传媒发布离婚声明。
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