В августе 1999 года женился на итальянской актрисе Монике Беллуччи.
12 сентября 2004 года в Риме у них родилась дочь Дева, а 21 мая 2010 года — вторая дочь Леони.
В августе 2013 года стало известно, что Моника Беллуччи и Венсан Кассель расстались.