山城小栗旬的老婆是日本女演员山田优，两人于2017年8月1日登记结婚，2018年3月举行婚礼。山田优1984年出生，比小栗旬大两岁，曾是模特、演员，出演过《白夜行》《流星之绊》等日剧。婚后两人育有两子，家庭生活低调温馨，极少公开秀恩爱，但多次被媒体拍到一同带娃出行或出席亲友婚礼。小栗旬在采访中称山田优“很温柔、很坚强”，山田优也曾在杂志中表示“他是个踏实又有趣的人”。两人因2014年合作电影《Sunny：阳光姊妹淘》结缘，交往约三年后结婚。目前他们定居东京，小栗旬仍活跃于影视一线，山田优则逐渐减少演艺工作，专注家庭。
