С 2019 года Бондарчук состоит в браке с актрисой Паулиной Андреевой. Супруги берегут своё счастье от посторонних взглядов и успешно сочетают семейную жизнь с совместными творческими проектами.
По-первых, встреча с Андреевой произошла для Бондарчука во время её выступления в спектакле "№ 13D" в МХАТе, где она воплотила образ секретарши, одетой в кружевной корсет. Вспоминая этот момент в программе "Кино в деталях", режиссер отметил, что его поразила необычная красота актрисы на фоне консервативной атмосферы театра.
Затем он продолжал следить за её работами и проектами, и только после этого они познакомились. Подробности их знакомства они не раскрывают, считая это личным. Первые слухи о их романе появились осенью 2015 года, а весной 2016 года Федор Бондарчук и его первая жена Светлана объявили о разводе после 25 лет брака.
Светлана отметила, что в разрыве не было вины третьих лиц, а просто они не смогли преодолеть кризис. Федор же подчеркнул, что уже несколько лет он был свободен. По словам бывшей супруги режиссера, именно она обратила внимание на Паулину и даже рассказала о ней Федору. Когда же Андреева и Бондарчук впервые вышли в свет вместе на "Кинотавре", Светлана поместила их фотографию на обложку журнала, который она тогда редактировала.
Несмотря на большую разницу в возрасте (почти 21 год), это не помешало развитию их отношений. Федор подчеркнул, что для него главное – счастье, которое они нашли вместе с Паулиной. Режиссер высоко ценил в своей жене порядочность, честность и чувство юмора. Сама Паулина отмечала, что для неё важен диалог в отношениях.
Их свадьба прошла в сентябре 2019 года в Санкт-Петербурге под строгой охраной конфиденциальности. Регистрация состоялась в Юсуповском дворце, а банкет устроили в особняке Беггровых. В роли свидетеля выступил коллега Паулины по сериалу "Метод" Константин Хабенский.
Актриса решила не делиться своей беременностью с общественностью, и лишь в марте 2021 года она объявила о рождении сына Ивана. Паулина и Федор решительно отказываются показывать ребёнка на публике и рассказывать о нём напрямую.
Помимо актёрской карьеры, Андреева также начала писать сценарии, в том числе для проектов её мужа – сериалов "Псих" и "Актрисы". Федор подчеркнул, что семейные узы помогают им в совместном творчестве, их совместная работа над сериалом "Псих" прошла успешно благодаря полному взаимопониманию.