Личная жизнь Дюамеля долгое время была и остается предметом широкого обсуждения в СМИ и сети Интернет. За его отношениями с солисткой группы 'Black Eyed Peas' Стейси Фергюсон с замиранием сердца следила миллионная армия его поклонниц.

В 2004 году Ферджи стала гостьей телешоу Джоша, с этого времени и завязался роман. О помолвке жених и невеста объявили еще в 2007 году, а свадьба состоялась в 2009-ом. Церемония бракосочетания Ферджи и Дюамеля, на которой не было ни журналистов, ни фотографов, состоялась 10 января в Малибу.

29 августа 2013 года у Джоша и Ферджи родился сын Аксль Джек Дюамель.

Известно, что Джош Дюамель является собственником ресторана '10 North Main' в своем родном городе Минот.

В свободное время актер с удовольствием играет в баскетбол, футбол и гольф.