Después de su primera relacion conocida con el músico Stephan Jenkins (que duró desde 1997 hasta 2001), la intérprete empezó a salir con el actor irlandés Stuart Townsend, junto al que protagonizó las películas Atrapada (2002) y Juegos de mujer (2004). La pareja vivió un largo e intenso noviazgo que duró nueve años, hasta su ruptura en 2010.
Ambos se compenetraban a la perfección, hecho que la propia Charlize confirmó en una entrevista a la revista ¡HOLA!: "Stuart y yo somos muy parecidos. Cuando miramos nuestra lista de prioridades, éstas son, por así decirlo, las mismas. Ambos amamos la vida y no queremos que nuestra profesión prevalezca sobre todo lo demás".