Chia tay người đẹp Kelly Preston, Charlie bước vào mối quan hệ với diễn viên phim sex - Ginger Lynn Allen. Suốt quãng thời gian hẹn hò 5 năm (từ 1990 đến 1995), hai người nhiều lần chia tay rồi tái hợp. Ginger Lynn Allen nói về người tình của mình trên tạp chí People: "Khi tỉnh táo, Charlie ngọt ngào, tử tế và hào phóng. Khi uống rượu và sử dụng ma túy, anh ấy không kiểm soát được hành vi của mình".

Người mẫu Stephanie Seymour (từng đóng MV "November Rain" của nhóm nhạc Guns N' Roses) và Charlie Sheen tán tỉnh nhau năm 1992, khi mối quan hệ với các người tình của họ trục trặc. Tháng 6/1992, Charlie Sheen thổ lộ: "Chúng tôi điên cuồng trong tình yêu và rất hạnh phúc bên nhau".

Từ năm 1991 đến 1993, Charlie Sheen là khách hàng thân thiết trong đường dây gái gọi của "tú bà" Heidi Fleiss. Năm 1993, khi Heidi Fleiss bị bắt, tài tử Hollywood đứng ra làm chứng tại phiên tòa xét xử và thừa nhận đã chi tới 53.000 USD cho 11 gái mại dâm của "tú bà".

Tháng 7/1995, Charlie Sheen công bố việc kết hôn với người mẫu Donna Peele. Tháng 9 cùng năm, hai người làm đám cưới. Tài tử ca ngợi vợ mình là "thiên thần được gửi xuống từ thiên đường". Tuy nhiên một năm sau đó, diễn viên nổi tiếng chơi bời quyết định ly hôn. Anh nói về chuyện ly dị: "Khi mua một chiếc xe tồi, nó sẽ hỏng thôi".

Chia tay vợ đầu, Charlie Sheen cặp kè nữ diễn viên phim cấp ba - Brittany Ashland. Mối quan hệ kéo dài một năm của cả hai kết thúc tại phiên tòa diễn ra tháng 6/1997. Brittany cáo buộc Charlie ném cô xuống sàn bếp và làm rách môi cô lúc cả hai cãi cọ. Cô nói với thẩm phán thông qua luật sư: "Để tốt cho mình cũng như những người khác, anh ấy phải thay đổi hành vi".

Charlie Sheen và diễn viên Denise Richards kết hôn năm 2002. Đám cưới của cặp sao diễn ra trước sự chứng kiến của bạn bè và người thân. Tuy nhiên khi Denise Richards mang thai con gái thứ hai vào năm 2005, cô bất ngờ đệ đơn ly hôn và xin lệnh cấm chồng không được lại gần mình và hai con gái. Nữ diễn viên cáo buộc chồng đưa gái mại dâm về nhà chơi bời, đam mê các trang khiêu dâm trên mạng và có tính khí không ổn định.

Cuộc hôn nhân của Charlie Sheen với nhà đầu tư bất động sản Brooke Mueller cũng không kéo dài lâu. Họ làm đám cưới năm 2008 và chào đón cặp song sinh một năm sau đó. Tuy nhiên vào Giáng sinh năm 2009, diễn viên của phim "Two and a Half Men" bị bắt vì bạo lực gia đình và sau đó được đưa vào trại cai nghiện. Charlie Sheen và Brooke Mueller đệ đơn ly hôn vào tháng 11/2010, sau nhiều tháng ly thân.