Portman dan Millepied terlibat cinta lokasi. Ya, Millepied merupakan koreografer dalam film Black Swan.

Setahun setelah bertemu, mereka mengumumkan resmi bertunangan pada Desember 2010. Hal itu berbarengan dengan menyambut kelahiran anak pertama mereka, Aleph.
Setelah menikah, Natalie Portman menjadi warga negara Prancis seperti sang suami.