Cameron har vært gift fem ganger, med Sharon Williams (1978–1984), Gale Anne Hurd (1985–1989), Kathryn Bigelow (1989–1991) og Linda Hamilton (1997–1999) før han i 2000 giftet seg med sin nåværende kone Suzy Amis. Det vakte stor spenning på oscarutdelingen 2010 da både den tidligere kona Bigelow og Cameron selv var nominert for beste regi og beste film med hhv. og . Det var Bigelows film som vant begge prisene. hadde måneden før vunnet Golden Globe i begge kategoriene.