Schreiber har en halvsøster og fire halvbrødre, en av dem, Pablo, er også en skuespiller. Den andre halv-brødre er Max, Charles, og Will. Schreiber eier en Jack Russell Terrier som heter Chicken som ble født våren 2000. Han er en god venn av Dustin Hoffman. Schreiber har vært i et forhold til den britisk-australske skuespilleren Naomi Watts, som han spilte mot i filmen fra 2006. Deres første sønn Alexander Pete ble født 25. juli 2007. De har gitt ham kallenavnet Sasha, en russisk variant av navnet Alexander. Den 13. desember 2008, ble parets andre sønn, Samuel Kai, født. Watts uttalte i april 2010 at de hadde planer om å få et tredje barn dersom de kunne garantere at dette ble en jente.