La pareja comenzó su relación sentimental durante el rodaje de 'Vicky, Cristina, Barcelona', donde se pensó si la madrileña era la mujer adecuada para él: "Penélope tiene mucha energía, lo que a mí me gusta llamar sangre apasionada. En la película había escenas en las que discutíamos y yo me preguntaba: '¿Realmente quiero esto en mi vida?', pero Penélope tiene pasión por todo, algo que me parece atractivo. Hay que tener belleza y saber ser sexy, y ella tiene ambas cosas".
Una historia de amor de película
A pesar de que los actores se conocieron por primera vez en 1992 durante el rodaje de la película 'Jamón, jamón', no sería hasta 2007 cuando decidieran comenzar su historia de amor particular. Desde un principio siempre han tratado de mantener su relación separada de sus carreras profesionales, para evitar situar el foco de atención de los medios alrededor del noviazgo entre los actores.
Finalmente, tras numerosos rumores que apuntaban a una boda entre ambos, en julio de 2010, Cruz y Bardem decidieron darse el 'sí, quiero' en una boda secreta en las Bahamas. El representante de la actriz española quiso confirmarlo: "Fue a principios del mes de julio en casa de unos amigos. Solo asistieron a la ceremonia familiares de la pareja". El 22 de enero de 2011 llegaba al mundo el primer hijo de la pareja, Leonardo, en Los Ángeles. Tres años después, en julio de 2013, la pequeña Luna daba la bienvenida al mundo en Madrid.