Weitere Informationen über die Schwangerschaft möchte die Dive allerdings noch ein wenig geheim halten. Vater des Kindes ist ihr Ehemann, der französische Schauspieler Vincent Cassel, den sie 1996 am Set des Films "L'appartement" kennenlernte. Gut drei Jahre später folgte die Hochzeit. Seitdem führt das Paar eine skandalfreie Beziehung. Bellucci und Cassel haben bereits eine fünfjährige Tochter namens Deva.