Голямата любов на актрисата е италианският продуцент Карло Понти, който е с 22 години по-възрастен от нея. Той се жени за София Лорен два пъти, тъй като първият им брак не е бил официално признат (по това време в Италия са забранени разводите и Понти не може да се разведе с предишната си съпруга). София и Карло са заедно повече от половин век до смъртта на продуцента през 2007 г.