温兆伦感情之路并不平坦，共经历了三任妻子。
80年代，他和同在电台工作的李丽蕊有过1年的交往，后来，和健美小姐何美婷谈了2年恋爱。
1989年，温兆伦和李美玲(香港小姐)结婚。结婚后，他生活中又出现了陈梅馨，而使得这段婚姻以失败结束。
离婚后，温兆伦虽和陈梅馨走到了一起(并未结婚)，但貌似因家庭财务问题而闹得不欢而散，法院虽判了男方胜诉，但温兆伦也因该事件形象受损。
在打官司的同时，他和助理潘燕妮开始了恋情，双方更于2002年在澳洲结了婚。这就是温兆伦的第二段婚姻。
温兆伦郭羡妮
2003年至2011年，他先后和郭羡妮、温嘉蓉有过恋情。
温兆伦赵庭
虽然有以上两任前妻，但都未育有子女，2013年4月，温兆伦再次宣布结婚，女方是内地女演员赵庭(电视剧《还珠格格：天上人间》中明月的扮演者)，这就是他的第三段婚姻。2015年9月22日51岁的温兆伦喜得一女，夫妻过着普通人的幸福生活。