Став настоящей звездой, личная жизнь Скарлетт стала предметом обсуждения, и даже зависти. Актрису подозревали в романе с Джастином Тимберлейком, Бенисио дель Торо, Джаредом Лето, Марком Уолбергом и многими другими знаменитостями. Тем не менее, Йоханссон уверяла, что со многими мужчинами, с которыми ей приписывали роман, она даже была не знакома.
Актриса встречалась с красавчиком – актером Джошем Хартнеттом, с которым познакомилась в 2004 году во время съемок фильма «Черная орхидея». Отношения Скарлетт и Джоша длились на протяжении двух лет. Поговаривали, что дело идет к свадьбе, но неожиданно для всех пара рассталась. В дальнейшем Хартнетт женился на актрисе Тэйсен Эгертон, которая родила актеру двоих детей.