2010年，周冬雨与陈晓在历史剧《宫锁沉香》中频频有吻戏。

据说两人曾在拍摄中坠马，陈晓舍身相救，充分展现了对周冬雨的呵护之情。周冬雨更在采访中直言“心跳感觉是相通的”，似乎在默认两人关系。

但电影宣传结束后，两人突然分手，令观众无限遐想。其实，演员之间的暧昧在拍戏期间十分常见，许多都仅停留在工作需要而非真爱。

2013年，周冬雨先后与林更新、阮经天传出绯闻。

她与林更新在校园电影《同桌的你》中的对手戏十分甜蜜，私下被拍到深夜约会。但林更新事后否认恋情，周冬雨也同调表示只是朋友关系，令观众哗然。