伊藤健太郎の私生活を語る上で長年注目されてきたのが、女優・山本舞香との交際関係でした。2020年1月の週刊誌報道で発覚したふたりの交際は、同年の事故発生後も山本が精神的に支え続けていたと一部で美談として報じられました。
しかし、その後の活動方針のズレや仕事への集中、生活環境の変化などを背景に、破局と復縁の噂を繰り返した末、完全に交際関係を解消。その後、山本舞香はロックバンド・MY FIRST STORYのボーカルであるHiroとの結婚を電撃発表しました。
関係者の証言によると、過去の恋愛関係には完全に区切りがついており、現在の伊藤は浮ついた噂を一切排して役者業に没頭している状況です。プライベートにおける人間関係の整理と精神的な成熟が、近年の研ぎ澄まされた演技にも好影響を与えています。