Museo de Arte del Condado de Los Ángeles
A comienzos de 2010 inició una relación con el actor australiano Chris Hemsworth, tras conocerse gracias a su profesora de inglés, quien les ayudaba a mejorar sus respectivos acentos. En septiembre de ese año, la pareja hizo su primera aparición pública en la inauguración del Museo de Arte del Condado de Los Ángeles, en California. El 25 de diciembre de 2010, Pataky se casó en secreto con Hemsworth en una playa de una isla de Indonesia