Актьорът прекарва 18 години с първата си съпруга Моника Белучи, като 14 от тях са женени. Въпреки раздялата двамата успяват да запазят повече от добри отношения.

И двамата съпрузи често са казвали, че са независими хора и буквално съществуват в различни светове. Всеки от тях е имал свой собствен кръг от приятели и интереси и никой от тях не се е стремял да налага мнението си на другия. В много отношения Венсан виждал в това тайната на семейното им щастие. Касел и Белучи имат две дъщери - Дева и Леони.

През 2013 г. двойката обявява развода си. Според актьорите това е било взаимно и обмислено решение. Вероятно причината за раздялата е желанието на Касел да се премести в Бразилия. Актьорът буквално се влюбил в тази страна и искал да премести семейството си там. Струвало му се, че в Рио де Жанейро ежедневието все още е изпълнено с поезия, която толкова липсва в съвременна Европа.