С 22 августа 2009 года Пол Андерсон женат на актрисе Милле Йовович, с которой начал встречаться весной 2007 года.

3 ноября 2007 года Пол Андерсон и Милла Йовович стали родителями, у них родилась дочь Эвер Габо.

19 августа 2014 года стало известно, что Милла и Пол ждут второго ребенка.

1 апреля 2015 года у пары родилась вторая дочь, которую счастливые родители назвали Дэшил Эдан.