Portman y Millepied son también padres de un niño de cinco años llamado Aleph. La pareja se conoció durante el rodaje del largometraje «Black Swan» (2010), una película con la que Portman ganaría el Óscar a la mejor intérprete femenina.
Portman y Millepied se casaron en agosto de 2012 en Big Sur, en la costa central de California, en una ceremonia íntima por el rito judío.