Свою личную жизнь Мариса Томей старается держать в тайне, однако известно в середине 90-х она встречалась с актером Робертом Дауни-младшим, а в начале 2000-х – со сценаристом и продюсером Фрэнком Пульезе.

В 2003 году у Марисы был роман с актером Кристианом Слэйтером, а в 2004 году с музыкантом Ленни Кравицом.

С 2006 по 2008 год она встречалась с режиссером Николасом Карпентером.

С декабря 2008 до 2012 года Мариса встречалась с актером Логаном Маршаллом-Грином.

С 2013 года Мариса Томей встречается с актером и режиссером Джошем Рэднором.