Tuvo casáu con [[Jenny Lumet]] (fía de [[Sidney Lumet]]) dende 1994 hasta 2003. Tuvieron un fíu llamáu Jake Cannavale (nacíu'l 1 de mayu de 1995); Bobby y Jake fixeron de padre y fíu na cuarta temporada de la serie ''[[Nurse Jackie]]''.
Tuvo relaciones con [[Annabella Sciorra]] (ente 2004 y 2007); con [[Alison Pill]] (la so compañera de repartidarepartu na obra ''Mauritius'') en 2007;<ref>{{cita web|url=http://celebrityfaqs.com/sciorra_annabella/ Celebrity FAQs|títulu=Annabella Sciorra's biography|editorial=CelebrityFAQs.com|fechaacceso=13 de setiembre de 2010|nome=|apellíu=}}</ref><ref>{{cita web|url=http://www.starpulse.com/news/index.php/2007/10/25/annabella_sciorra_splits_from_bobby_carn|títulu=Annabella Sciorra Splits From Bobby Cannavale|fecha=10 de xunu de 2008|fechaacceso=13 de setiembre de 2010|nome=|apellíu=}}</ref><ref>{{cita noticia|url=http://www.nydailynews.com/gossip/2007/12/04/2007-12-04_bitter_alison_pill_for_annabella_sciorra.html|títulu=Bitter Alison Pill for Annabella Sciorra|editorial=[[The New York Daily News]]|obra=|fecha=13 de setiembre de 2010|fechaacceso=12 de mayu de 2010|nome=|apellíu=}}</ref> cola actriz de Broadway [[Sutton Foster]] que terminó n'abril de 2012;<ref>Simon, Lizzie (April 24, 2012). [http://online.wsj.com/article/SB10001424052702303592404577361932595550946.html "Sutton Foster sees Once the Musical"]. ''[[The Wall Street Journal]]''. Page A22.</ref> y dende 2012 con [[Rose Byrne]].<ref>[http://uk.eonline.com/news/442763/prince-george-jennifer-garner-rose-byrne-have-royal-baby-fever Prince George: Jennifer Garner, Rose Byrne Have Royal Baby Fever]. Uk.eonline.com (2013-07-26). Retrieved on 2014-02-15.</ref>
