С актёром Грегом Уайзом Эмма Томпсон познакомилась на съёмках фильма «Разум и чувства» в 1995 году. В 2003 году они поженились в Дюнуне, Шотландия, где у актрисы есть второй дом. Эмма старше мужа на 7 лет. У них есть дочь Гайя (р. 1999). В 2003 году усыновили руандийца Тиндиебуа Агабу, семья которого погибла во время геноцида.