Bullock és férje, Jesse James négy évvel ezelőtt még együtt kezdtek bele az örökbefogadás nehézkes procedúrájába, várakozásukat pedig végül siker koronázta. Az áhított baba 2010. január óta élt velük, de ezt egészen a színésznő Oscar-díj átvételéig, vagyis márciusig titokban tartották.
A pár kapcsolata azonban ezt követően tönkre ment. James sorozatos hűtlensége miatt (hivatalosan négyszer csalta meg a színésznőt) először csak külön költöztek, majd később el is váltak, így a kisfiú végül édesanyja után a Louis Bardo Bullock nevet kapta.
Bullock a legfrissebb pletykák szerint kollégájával, Ryan Reynoldsszal randizik, akivel 2009-ben a The Proposal (Nász-ajánlat) című filmben játszottak együtt.