През 2011 г. актрисата прекратява 6-годишния си брак с Аштън Кътчър, който е 16 години по-млад от нея.
2 години по-късно тя започва връзка с барабаниста Шон Питър, а двойката има около 24 години разлика във възрастта, което го прави с 2 години по-възрастен от най-голямата дъщеря на Деми, Румър.
А в началото на март 2022 г. Мур е забелязана с новото си гадже Даниел Хъм. Швейцарският готвач и собственик на ресторант е с 13 години по-млад от нея.