मूर ने गायक फ़्रेडी मूर से 1979 में शादी की और 1985 में उन्होंने तलाक़ ले लिया। 1987 में, मूर, "मूनलाइटिंग" के सितारे ब्रूस विलिस से मिली और दोनों ने दो महीने बाद शादी कर ली। इस सितारा दंपति को तीन बेटियां हुई: रुमर ग्लेन विलिस (जन्म. 16 अगस्त 1988), स्काउट लारू विलिस (जन्म. 20 जुलाई 1991) और तलुल्लाह बेले विलिस (जन्म. 3 फ़रवरी 1994). डेमी और ब्रूस 1998 में अलग हो गए और 2000 में उनका तलाक़ हो गया, लेकिन आज भी वे दोस्त बने हुए हैं। 2003 में, मूर ने अभिनेता ऐश्टन कूचर के साथ डेटिंग शुरू की। डेमी ने 2005 में ऐश्टन से शादी कर ली।

मूर का प्राथमिक निवास, प्रसिद्ध सन वैली रिसॉर्ट के पास हैले, आयडाहो में है, हालांकि वह अधिकांश समय कूचर के साथ लॉस एंजिल्स क्षेत्र में बिताती है। वे सिबागो झील, मेइन पर एक वाटरफ़्रंट हवेली की मालिक भी हैं। वे फ़िलिप बर्ग के कबाला केंद्र धर्म की अभ्यासी अनुयायी है और कूचर को इस धर्म में प्रवर्तित किया। उसने कहा कि वह "यहूदी के रूप में पली नहीं है, लेकिन... का कहना है कि [अपने] दोस्तों की अपेक्षा [उसे] किसी विशेष अनुष्ठान के गहरे अर्थ के प्रति अधिक जानकारी है". आम धारणा के विपरीत, मूर का दावा है कि वह कभी कच्चा आहारी नहीं रही और हाल के मारियो टेस्टीनो फ़ोटोशूट में एक हैमबर्गर खाकर शाकाहारी होने की अफ़वाहों को खारिज किया।

मूर ने पति ऐश्टन कूचर से शादी करने के दो साल बाद क़ानूनी रूप से अपना आख़िरी नाम कूचर में बदल लिया। तथापि, उसने अपने व्यावसायिक जीवन और अपनी अभिनय भूमिकाओं में मूर का उपयोग करना जारी रखा। 

"न्यूयार्क टाइम्स" के अनुसार, मूर "दुनिया की सबसे हाई-प्रोफ़ाइल गुड़िया संग्राहक" हैं और उसकी पसंदीदा में शामिल है जीन मार्शल फैशन गुड़िया.



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