Přestože Marisa Tomei nikdy nesvázala manželství, byla údajně kdysi zasnoubená s Loganem Marshallem-Greenem. Podle deníku Daily Mail požádal Marshall-Green Tomeiovou o ruku během prázdnin na začátku roku 2013 – poté, co s ní chodil s přestávkami od roku 2008 – a přestože se herečka vyjádřila, že na manželství nevěří, řekla prý na jeho žádost o ruku „ano“. Pár to nikdy nedotáhl až k oltáři a nakonec se rozešel, ale to herečce z filmu Můj bratranec Vinny nezabránilo v tom, aby během svého života našla lásku.
Rodička z Brooklynu byla v průběhu let spojována s řadou slavných mužů, včetně hvězdy seriálu Jak jsem poznal vaši matku Joshe Radnora a herce z filmu Iron Man Roberta Downeyho Jr. Zatímco románky nevydržely, její přátelství s Downeym nadále vzkvétalo a možná dokonce vedlo k tomu, že se Tomeiová stala součástí filmového světa Marvelu (podle profilu v The Guardian z roku 2017). Díky jeho doporučení skončila v roli tety May Parkerové ve filmu Captain America: Občanská válka a poté Spider-Man: Návrat domů a Spider-Man daleko od domova. Její obsazení do této role přimělo Downeyho, aby při vystoupení v pořadu Jimmyho Kimmela v roce 2016 vyzdvihl obrovský sex-appeal Tomeiové a řekl, že Spider-Man „má jako sexy tetu. Panebože, jen si to představte. Pomyslete na ty možnosti.“
Fanouškům showbyznysu o těchto možnostech napověděl výše zmíněný článek z deníku The Guardian, který čtenářům ochotně připomněl, že Tomeiová a Downey si kdysi sevřeli rty ve filmu Only You a že kdysi získala jednu z cen MTV Movie Award v kategorii „Nejlepší polibek“ za společnou scénu s Christianem Slaterem ve filmu Nezkrotné srdce z roku 1993.
„Je hezké, že jsem považována za skvělou líbačku,“ vysvětlovala, zatímco se smála svým údajným muchlovacím schopnostem. „Všechno je to o partnerovi, že? A to jen na obrazovce. Ve skutečném životě jsem s***.“