Полтроу се запознава с Мартин през 2002 г., докато се мотае зад кулисите на един от концертите на Coldplay. Двамата започват да се срещат и се женят през 2003 г. По време на десетилетния си брак Полтроу и Мартин посрещат две деца - Епъл, на 18 г., и Моузес, на 16 г.
