Tras la muerte de Romy en 1982, confesó que Romy Schneider era el amor de su vida. En 1963, Delon conoció a la joven divorciada Francine Canovas (modelo conocida profesionalmente como Nathalie Barthélémy). En enero de 1964, Barthélémy se quedó embarazada de Delon. El 13 de agosto de 1964 se casaron, y ella adoptó el nombre de Nathalie Delon.