Duhamel bertemu dan mulai berkencan dengan penyanyi Stacy Ann penyanyi "[[Fergie]]" pada bulan September 2004. Ferguson munculdengan diband-nya Duhamelmuncul itudalam menunjukkanacara Duhamel, Las Vegas dengan band-nya, dalam sebuah episode berjudul "Montecito Lancers" (yang disiarkan pada tanggal 1 November 2004). Pasangan itu menikah pada tanggal 10 Januari 2009, dalam sebuah upacara [[Katolik Roma]] di [[Gereja Vineyards]] Estates di Malibu, [[California]]. Pada tanggal 10 Januari 2010, pasangan itu memperbaharui janji pernikahan mereka di sebuah pantai di Santa Barbara. Duhamel dan Ferguson beradamenetap di Brentwood, California, di sebuah rumah yang mereka beli bersama-sama pada tahun 2007.
Duhamel adalah Katolik, dan ia menghadiri [[misa]] dengan istrinya setiap hari Minggu.
Pada tahun 2005, Duhamel menjadi co-pemilik dari 10 North Main, sebuah restoran yang terletak di bagian pusat kota Minot, [[North Dakota]], yang menampilkanmenyajikan hidangan seperti daging rusa dan burung. Duhamel adalah penggemar tim bisbol [[Minnesota Twins]].
