На заре карьеры, в начале «нулевых», Йен несколько лет встречался с дизайнером Сарой Малейтестой. После этого Сомерхолдера связывали непродолжительные романы с актрисой Кейт Босуорт (они вместе снимались в «Молодых американцах») и светской львицей Ники Хилтон.
В 2006-м СМИ сообщили, что Сомерхолдер встречается со своей коллегой по съемочной площадке сериала «Остаться в живых» Мэгги Грейс, но позже актеры опровергли эту информацию.
Следующей избранницей Йена стала телепродюсер Меган Олд, с которой они сошлись на фоне участия в благотворительности. Эти отношения продлились почти три года, после чего Сомерхолдер некоторое время не попадал на радары папарацци в связи с личной жизнью.
В 2011 году, спустя пару лет после начала съемок «Дневников вампира», Йен начал встречаться со своей партнершей по сериалу Ниной Добрев. Яркий роман продлился около двух лет, причем отношения актеров переживали взлеты и падения, на некоторое время они даже расставались, но потом снова сходились.
После окончательного разрыва пары Добрев покинула телепроект, чтобы не бередить раны - таким тяжелым было дня нее окончание отношений - и не встречаться с Йеном на съемочной площадке. Впрочем, Йен тоже сильно переживал и какое-то время романы не крутил.
В 2014-м Соммерхолдер обратил внимание на актрису Никки Рид, которая на десять лет моложе Йена. Оказалось, что у них схожи и образ жизни, и многие интересы, в частности, оба любят животных и защищают природу.
Отношения пары развивались весьма стремительно: спустя недолгое время после встречи актеры поженились. Тогда Йен признался в Instagram, что «с той минуты, как мы сказали друг другу «да», я стал самым счастливым человеком на свете».
Через два года Йен и Никки сообщили, что ждут ребенка, и в 2017 году у четы родилась дочь Бодхи Солейл Рид-Сомерхолдер.
После того как Йен стал папой, он не удержался от очередного душещипательного признания в соцсетях, заявив, что «до сего момента никогда не испытывал более сильного и прекрасного чувства».
Кстати, впоследствии Сомерхолдер и Добрев простили друг другу былые обиды и стали добрыми друзьями. Никки против этого не возражает, периодических их можно увидеть втроем на различных мероприятиях.