Román mezi Chrisem Hemsworthem a jeho budoucí manželkou Elsou Pataki se rychle rozvinul. To jim však nezabránilo vybudovat harmonický vztah a silnou alianci, která trvala více než pět let.
Chris Hamsworth se setkal v roce 2010 se svou budoucí manželkou Elsa Patakiovou na události, kdy byli oba pozváni. Chris se tehdy přestěhoval z Austrálie do USA a vybudoval velmi úspěšnou hereckou kariéru. Elsa Pataki je také herečkou. Má španělské kořeny, i když žila a pracovala v Hollywoodu. Dívka starší než Chris Hemsworthová už šest let.
Jak sám Chris říká, setkání s Elsou okamžitě pro něj bylo smrtelné. Uvědomil si, že to je láska na první pohled. Nicméně, navzdory drtivým pocitům mladých lidí, se jim podařilo skrýt své vztahy od novinářů a veřejnosti po dlouhou dobu. Poznání se objevilo na začátku roku 2010 a dozvědělo se o vztahu dvou párů až v září, když se na party LACMA objevili Chris Hemsworth a Elsa Pataki. V té době se romantika mezi nimi stala velice vážnou a pár se vyrovnal setkání s rodiči navzájem.
A v prosinci bylo známo, že se Chris Hemsworth oženil. Později bylo hlášeno, že tajná svatba byla na Vánoce.
O dva roky později se prvorozený pár narodil jako první. Dívka byla jmenována Indií Rose. Chvíle, když byla malá, Elsa úplně přestala pracovat a Chris velmi zjednodušil svůj program, aby co nejvíce času strávený se svou rodinou. Chris Hemsworth a Elsa Pataki opakovaně přiznali, že pro ně je rodina v první řadě, a proto bude vždy věnována největší pozornost.
Po porodu své dcery se Elsa rychle dostala do tváře a začala se společně se svým manželem objevovat na červených kobercích společenských akcí. Každý byl zasažen svým krásným a rozkvetlým vzhledem. V mnoha ohledech to bylo považováno za zásluhy Chrisa, který velmi miluje jeho ženu.
V listopadu 2013 herec oficiálně oznámil, že on a jeho manželka se stanou znovu rodiči. Na jaře roku 2014 se v rodině Hemsworth-Pataki narodili dvojčata, kteří byli jmenováni Tristan a Sasha.
Nyní Chris Hemsworth je ženatý s Elsa Pataki více než pět let, a oni stále ještě vyzařují lásku, radují se v každém okamžiku stráveném ve společnosti druhé. Pár přináší tři děti a snaží se jim dát svou lásku a péči.