卡梅隆有五任老婆，现在都成了前妻。
卡梅隆的第一任妻子叫莎朗·威廉斯，是一家餐厅的服务员。两人的婚姻持续了6年，其间卡梅隆开始涉足电影界。就在他的第一部作品，也是科幻经典之作《终结者》中，一开场莎拉·康纳以餐厅服务员的身份登场，某种程度上来说，便是以莎朗·威廉斯为原型。
第二任妻子盖尔·安妮·赫德，是《终结者》的制片人，他们在第一部拍摄过程中相恋并结婚，将《终结者》也推上了巅峰。之后两人又相继合作了《异形2》与《深渊》。在拍摄《深渊》时，两人的婚姻也触礁了，盖尔也带走了《终结者》的版权。
尽管感情不再，但是盖尔仍然很欣赏卡梅隆的才华，便在《终结者2:审判日》里力邀卡梅隆做导演，在预算上更是给了相当大的支持。当然，这部电影不负大众期待，不仅票房大爆，还开启了CG电影的时代，改变了整个电影行业，成为影史上难以逾越的科幻巅峰。
第三任妻子是一位叫凯瑟琳·毕格罗的导演。边看她是位女导演，却最擅长动作类电影，风格充满了阳刚之气。荷枪实弹的火爆场面，赤手空拳的格斗都是她所钟爱的画面。两人的感情生活更是两位高手的过招，不分胜负。一直到离婚后，凯瑟琳还凭借《拆弹部队》战胜了卡梅隆的《阿凡达》拿下第82届奥斯卡最佳导演的小金人。
在拍摄《终结者2：审判日》时，卡梅隆和饰演莎拉·康纳的琳达·汉密尔顿相恋，并于1997年结婚。但这段婚姻仅仅维持了18个月，根据协议，卡梅隆向汉密尔顿支付了5000万美元，相当于卡梅隆从《泰坦尼克号》中获得的片酬的一半，这被称为史上最贵的离婚之一。
1997年《泰坦尼克号》让全世界倾倒，让卡梅隆倾倒的则是片中饰演罗丝孙女的苏茜·爱米斯。2000年，刚刚走出上段和汉密尔顿婚姻的卡梅隆便迎娶了苏茜，婚后苏茜彻底退出了影坛，两人的关系也一直维系到了现在。
