오정연은 2009년 서장훈과 백년가약을 맺었다. 하지만 성격 차이로 결혼 3년만인 2012년 합의 하에 이혼했다.

이후 서장훈은 2015년 SBS '힐링캠프'에서 이혼에 대해 언급하며 "솔직히 제가 인내를 못 했고 잘 맞춰가질 못했다. '내가 참 모자란 인간이구나'를 참 많이 느꼈다"고 털어놨다. 그러면서 "(오정연은) 저에 비해 나이가 젊고 이제 막 새로운 출발을 했기 때문에 멀리서 나마 마음속으로 응원하는 것 말고 다른 건 없다"고 말한 바 있다.

한편, 오정연은 2일 자신의 인스타그램을 통해 2년 전 강타와 교제했으나, 그가 우주안과 바람을 피워 큰 상처를 입었다고 간접적으로 폭로했다.