Martin Clunes var tidigare gift med skådespelerskan Lucy Aston från 1990 till 1997. I en intervju från 2008 med Mail's Weekend magazine beskrev Clunes det äktenskapet som ruttet. Clunes träffade och gifte sig med sin nuvarande fru, Philippa Braithwaite, samma år som han skilde sig från Lucy Aston.
Han friade till Braithwaite medan han filmade en semesterserie på Hawaii. Clunes och Braithwaite har ett barn tillsammans, en dotter vid namn Emily, född 1999.