В интервью 2006 года Йоханссон выразила мнение о том, что для человека не естественно быть моногамным[20]. С другой стороны, Скарлетт отрицала слухи о своих возможных беспорядочных половых связях, говоря, что она очень старается добиться моногамии в отношениях с партнером. В 2006 году она сообщила, что проходит анализы на ВИЧ два раза в год и ей кажется «отвратительным» и «безответственным», когда люди этого не делают.

Йоханнсон празднует как Рождество, так и Хануку. Она также утверждает, что ей не нравится, когда знаменитости благодарят Бога или Иисуса во время получения наград.

По отношению к самой себе Скарлетт настроена достаточно самокритично, она считает, что у неё «множество недостатков: целлюлит, рост метр шестьдесят три, неправильный прикус, обгрызанные ногти, неестественно хриплый голос…, сутулость, вечная готовность расстроиться и полная неприспособленность к быту». Про свои положительные качества Скарлетт говорит, что она верный друг, что она одержима идеей большой любви и верит в её возможность; кроме того, она не пьёт, не принимает наркотики и не курит.

Йоханссон не делится подробностями своей личной жизни с прессой, но её имя часто мелькает на страницах таблоидов: несколько громких романов, в том числе с Джаредом Лето и Бенисио дель Торо (который старше Скарлетт на 17 лет) привлекали внимание авторов газетных колонок о светской жизни. Скарлетт встречалась с актёром Джошем Хартнеттом: пара познакомилась на съёмках «Чёрной орхидеи». Но в конце 2006 года пара рассталась. Скарлетт Йоханссон приписывали романы с Марком Уолбергом и Джастином Тимберлейком. По признанию актрисы, она устала от огромного количества приписываемых ей кавалеров, с половиной из которых она даже не знакома.

5 мая 2008 Йоханссон объявила о своей помолвке с Райаном Рейнольдсом (род. 1976). 28 сентября (по другим данным — 27 сентября) 2008 пара сыграла свадьбу на горном курорте Тофино[en] близ Ванкувера. 14 декабря 2010 было объявлено об их разводе. В 2010 году Йоханссон и Рейнольдс развелись.

14 сентября 2011 года в интернете появились фото Скарлетт, которые были похищены с её мобильного телефона. На них актриса фотографировала себя без одежды[28]. Как сказала сама Йохансон, фотографии были отправлены её бывшему мужу Райану Рейнольдсу за три года до инцидента. В результате расследования себя признал виновным Кристофер Чейни из Джэксонвилла, штат Флорида. В дополнение к тюремному заключению Чейни, прокуроры просят, чтобы он выплатил компенсацию в размере 66 179 долларов.

С ноября 2012 года Йоханссон состоит в фактическом браке с французским журналистом Роменом Дориаком (род. 1982). В сентябре 2013 года было объявлено об их помолвке. 3 марта 2014 года появилась информация о её беременности, но актриса её опровергла.