В 1973 году Билли Джоел женился на бывшей жене своего друга Джона Смолла Элизабет Вебер. В 1982 году супруги развелись.

Второй женой музыканта стала супермодель Кристи Бринкли. Влюбленные поженились в 1985 году. В этом же году у пары родилась дочь Алекса Рэй Джоэл. Девочка последовала по стопам отца и также стала певицей. Брак с Кристи продлился 9 лет. И в 1994 году супруги решили развестись.

В 2004 году женился на Кэти Ли, с которой в браке они прожили 5 лет. В 2009 году супруги развелись.

Сразу после развода с Кэти в 2009 году Билли Джоел знакомится с Алексис Родерик. Пара начала встречаться. В середине апреля 2015 года стало известно, что Алексис беременна, и что появление ребенка ожидается летом 2015 года.

4 июля 2015 года Билли и Алексис сыграли свадьбу, куда позвали только самых близких друзей.

12 августа 2015 года Алексис родила девочку. Малышку назвали Делла Роуз.