Романът между Крис Хемсуърт и бъдещата му съпруга Елза Патаки се развива бързо. Това обаче не им попречи да изградят хармонични взаимоотношения и силен съюз, който продължи повече от пет години.
Крис Хамсуърт се срещна с бъдещата си съпруга Елза Патаки през 2010 г. на едно събитие, където и двамата бяха поканени. Крис по това време вече се е преместил от Австралия в САЩ и е изградил много успешна актьорска кариера. Елза Патаки също е актриса. Тя има испански корени, макар че е живяла и работила в Холивуд. Момиче по-голямо от Крис Хемсуърт в продължение на шест години.
Както казва самият Крис, срещата с Елза веднага стана фатална за него. Той осъзна, че това е любов от пръв поглед. Но въпреки огромните чувства на младите хора, те успяха да скрият отношенията си с журналистите и обществеността от доста дълго време. Запознаването се случи в началото на 2010 г. и научи всичко за връзката на двойката едва през септември, след като Крис Хемсуърт и Елза Патаки се явиха заедно в партията "ЛАКМА". По това време романтиката между тях стана много сериозна, а двойката дори се бе появила среща родители един друг.
И през декември стана известно, че Крис Хемсуърт се жени. По-късно се съобщава, че тайната сватба е била на Коледа.
Две години по-късно, първородната двойка е родена първородна. Момичето се казва Индия Роуз. За известно време, докато беше малка, Елза напълно спря да работи и Крис много опрости графика си, за да прекара възможно най-много време със семейството си. Крис Хемсуърт и Елза Патаки многократно са признали, че за тях семейството е на първо място и затова винаги ще му се дава най-голямо внимание.
След раждането на дъщеря си Елза бързо попадна във форма и започна да се появява на червените килими на социалните събития заедно със съпруга си. Всеки бил поразен от красивия и цъфтящ външен вид. В много отношения това се разглежда като заслуга на Крис, който много обича жена си.
През ноември 2013 г. актьорът официално обяви, че той и съпругата му отново ще станат родители. През пролетта на 2014 г. двама момчета са родени в семейство Хемсуърт-Патаки, които са били наречени Тристан и Саша.
Сега Крис Хемсуърт е омъжена за Елза Патаки повече от пет години и все още продължава да излъчва любов, радва се във всеки един момент, прекаран в компанията на другата. Двойката носи три деца, опитвайки се да им даде цялата си любов и грижа.