イザベル・アジャーニ
過去にジュリエット・ビノシュ、ジュリア・ロバーツ、ウィノナ・ライダーなどとの交際歴がある。6年間交際した女優のイザベル・アジャーニとの間に一児（ガブリエル・カネ・デイ＝ルイス：Gabriel-Kane Day-Lewis：俳優）をもうけるが、結婚はしなかった。1996年に作家アーサー・ミラーの娘レベッカ・ミラー（）と結婚し、ローナン（1998年-）とカシュエル（2002年-）という2人の息子がいる。2005年には彼女の監督作品に出演し、2009年には同じく彼女の監督作『50歳の恋愛白書』に俳優ではなく大工作業スタッフとして参加した。