佟大为和关悦相识于是2001年，当时佟大为在拍摄《玉观音》，而那时关悦刚从日本回国不到一年，还是北京电影学院学生。随着《玉观音》的播出，佟大为逐渐走红。那时佟大为也是刚刚走出失恋的阴影，关悦则不时的安慰佟大为，两人也因此而走近并最终发展为男女朋友。2004年，佟大为凭借电视剧《玉观音》夺得第22届中国电视金鹰奖观众喜爱的电视剧男演员奖，同年主演电视剧《与青春有关的日子》。佟大为和关悦一直相恋到了2007年。两人在2007年曾分手过一段时间，2007年《奋斗》的播出让佟大为人气飙升，那时的他有些自我膨胀，面对关悦的劝诫非常不满，所以与关悦分手。后来作为关悦的好友董璇也公开透露，佟大为与关悦相恋的前两年非常不懂事，这让关悦多次失望并甩了佟大为。两人和好则是在关悦拍狄仁杰的时候，佟大为忍不住主动示好，并去看望了关悦，由此两人又复合了。而在分手的那段时间，佟大为也曾过着夜夜笙歌的日子。佟大为最后反思自己，又回到了关悦的身边。据佟大为自己说，在两人再次复合后，还遭到了关悦老妈的反对，认为佟大为不靠谱，但关悦坚持了下去，于是关悦老妈还找到佟大为，专门和佟大为进行了一次严肃的谈话。

其实在两人结婚前，还有传佟大为和江一燕的“绯闻”。佟大为自己也承认，当年与江一燕一起拍摄内地第一部胶片电视剧《我们无处安放的青春》，自己的妈妈看到这部剧以后，感觉两个人非常默契，甚至语重心长地要求佟大为干脆就找江一燕做儿媳。不过，佟大为笑言对江一燕只能是兄妹之情。当时由于一个未娶一个未嫁，难免就有绯闻传出，甚至有绯闻还相当离谱。有关“佟大为包养女主角江一燕”的传闻，曾经是愈传愈烈。面对“包养门”事件，佟大为直呼“冤枉”，并坚决否认了他和江一燕的绯闻。对于“包养”的传闻，佟大为深感“无聊”。他说，平时面对这样的不实传闻，他往往只是保持沉默，不会发表任何意见，更不作任何无谓的回应。直到佟大为和关悦结婚，所谓的“包养门”才告一段落，也不攻自破了。

2007年8月20日，佟大为与关悦领取了结婚证，正式成为夫妻。如今的佟大为和关悦，不仅是演艺圈中的“模范夫妻”，也已经有了两人爱情的结晶。佟大为坦言自己在与异性交往时，不断地提到自己的老婆和孩子，时刻表明自己是已经有主的人。因为他深知自己肩上的担子，同时也深知自己需要做一个懂得珍惜的人。事实也证明，关悦当年并没有看错人。