En el 2014 después de que los reportes comenzaran diciendo que Kim Ok Bin y Lee Hee Joon estaban saliendo, los dos hicieron pública su relación. Ambos se conocieron cuando filmaban el drama de JTBCYoo Na's Street, y su relación se convirtió en romance antes de que finalizara el drama.
Después de citarse durante seis meses, Kim Ok Bin y Lee Hee Joon terminaron su relación.
El 24 de agosto de 2015 se confirmó que el actor y la modelo Lee Hye Jung mantienen una relación. Los dos se conocieron mientras comían con conocidos y poco a poco fueron desarrollando un interés el uno por el otro.
El 23 de abril de 2016 se casó con la modelo Lee Hye Jung.
El 14 de agosto de 2019, se anunció que Lee Hee Joon y su esposa, Lee Hye Jung, están esperando su primer hijo.