由李棟旭，趙寶兒及金泛主演的《九尾狐傳》劇中，李棟旭飾演變作人身的千年九尾狐「李硯」，九尾狐一生只愛一次，寵妻行為無極限，深情又甜蜜的形象讓他的人氣再次飆升。在現實生活中的「國民老公」李棟旭的感情世界則是相當神秘，雖然曾經與一些女星傳過緋聞，但唯一認愛的只有裴秀智！
Shoo
李棟旭的第一位緋聞女友是前韓國女子團體SES的成員Shoo，他們是同齡的好朋友，在2006年時，兩人被目擊上演溫馨的接送情，因此傳出緋聞，不過兩人都否認交往。
最後在2010年Shoo與職業籃球運動員林孝誠結婚，目前育有一子和雙胞胎女兒。
李多海
李棟旭和李多海在2005年時首次合作演出的就是《我的女孩 我的女孩》，直接被韓國網友票選為最佳螢幕情侶！時隔8年在2014年時再次攜手合作出演《酒店之王》又傳出兩人愛火重燃！接連兩次傳出的緋聞，兩人都曾經出面否認。
直到2016年李多海與SE7EN被爆料戀愛的消息，李多海的經紀公司回應：「身為同齡朋友的兩人自然發展成為戀人關係。」，而歌手SE7EN所屬社公開也回應戀愛報導，雙方都出來承認了也間接證實李棟旭和李多海真的只是感情好的螢幕搭檔啦!
鄭秀妍 Jessica
李棟旭和前韓國女子團體少女時代的Jessica在2012年合作演出《暴力羅曼史》，在劇中Jessica飾演李棟旭的初戀。
在節目上，兩人大方透露接吻的橋段由李棟旭主導，現場的互動充滿粉紅泡泡，因而傳出緋聞；不過，後還Jessica澄清，兩人只是關係要好的前後輩喔！
樸春
李棟旭和前韓國女子團體2NE1的成員樸春，在2014年合作出演實境綜藝節目《Roommate》傳出和李棟旭互動曖昧，樸春在節目上表示，算命師預測兩人的八字相合，適合結婚，女方甚至大方表白，既直接又八次元的個性讓李棟旭完全無法招架。
不過當時有滿多粉絲樂見其成，還在女方的演唱會上舉牌支持；不過，現在看來「棟春戀」應該只是節目效果啦！
劉寅娜
李棟旭和劉寅娜在2016年時搭檔演出《孤單又燦爛的神─鬼怪》，在2019年時又再度合作主演《觸及真心》，兩次都被粉絲敲碗假戲真做！
《鬼怪》讓兩人糾纏兩世的虐戀，讓許多的粉絲為之心痛；《觸及真心》放閃無極限，讓粉絲們被閃得超級滿足。
至今這對熒幕情侶仍然是大家最期待的組合，對吧？
裴秀智
李棟旭和裴秀智於2018年3月傳出戀愛的消息，當時，相差十三歲的兩人被目擊在首爾低調約會！據傳，當時兩人其實處於曖昧的階段，在被目擊後，才順勢確定關係XD在公開的6年前其實秀智在《強心臟》就曾提過李棟旭是自己的理想型，最後能發展成戀人根本算是一種是追星成功的表現（？）
這對令人意想不到的CP組合在當時可是讓大家非常驚訝，只可惜兩人因為工作繁忙及聚少離多的原因，在交往不到四個月後就宣布分手了。雖然很可惜，但不得不說裴秀智還是有她厲害的地方，能成為李棟旭出道19年來首度認愛的對象！不愧為韓國國民初戀啊～
其實李棟旭從1999年出道至今，緋聞對象認真講起來也不算多啦～而唯一承認戀情的也只有裴秀智而已。只能說李棟旭的感情世界真的很低調XDDD 他曾經透露，在戀愛時自己是屬於比較被動的那位，但關鍵時刻還是會表現得直進又霸氣啊！希望李棟旭能快點找到屬於自己的幸福～