Tras romper con Carlos de la Torre, con el que mantuvo 5 años de noviazgo, Cameron ha mantenido relaciones sentimentales con personajes públicos como [[Andriy Shevchenko]], [[Matt Dillon]],<ref>{{cita web|autor =elmundo.es |año = [[13 de marzo]] de [[2008]] |url = http://www.elmundo.es/elmundo/fotos_gente/2008/03/13/index_5.html|título =Matt Dillon y Cameron Diaz, ¿vuelven? |obra = |fechaacceso = 13, 08| añoacceso = 2009| idioma = español}}</ref> [[Jared Leto]],<ref>{{cita web|autor =elmundo.es |año = [[1 de mayo]] de [[2003]] |url = http://www.buzzle.com/editorials/5-1-2003-39816.asp|título =Cameron Diaz & Jared Leto Split |obra = |fechaacceso = 13, 08| añoacceso = 2009| idioma = inglés}}</ref> [[Justin Timberlake]]<ref>{{cita web|autor = Europa Press |año = [[12 de enero]] de [[2007]] |url = http://www.elpais.com/articulo/gente/Cameron/Diaz/Justin/Timberlake/confirman/ruptura/comunicado/conjunto/elpepugen/20070112elpepuage_2/Tes |título =Cameron Díaz y Justin Timberlake confirman su ruptura en un comunicado conjunto |obra = elpais.com |fechaacceso = 13, 08| añoacceso = 2009| idioma = español}}</ref><ref> [http://www.ctv.ca/servlet/ArticleNews/story/CTVNews/20070111/jt_diaz_070111/20070111?hub=Entertainment Justin Timberlake, Cameron Diaz call it quits ''CTV - E-Talk Daily'' January 11, 2007]</ref> y [[Paul Sculfor]].<ref>{{cita web|autor = OTR/PRESS |año = [[6 de mayo]] de [[2009]] |url = http://www.europapress.es/chance/noticia-cameron-diaz-rompe-novio-20090506194223.html |título = Cameron Diaz rompe con su novio el modelo Paul Sculfor |obra = www.europapress.es |fechaacceso = 13, 08| añoacceso = 2009| idioma = español}}</ref> Actualmente se la relaciona con los actores [[Jude Law]] y [[Leonardo DiCaprio]].<ref>{{cita web|autor = Europa Press |año = [[22 de julio]] de [[2009]] |url = http://www.abc.es/20090722/gente-celebrities/jude-leonardo-dicaprio-conquista-200907220817.html |título = Jude Law y Leonardo DiCaprio, a la conquista de Cameron Díaz |obra = www.abc.es |fechaacceso = 13, 08| añoacceso = 2009| idioma = español}}</ref>
Durante su noviazgo con el cantante [[Justin Timberlake]], al que conoció en los [[2003 Kids' Choice Awards]], sufrió un altercado con un [[paparazzi]] a la salida de un hotel en octubre de 2004. Cuando el fotógrafo y otro hombre trataron de fotografiarlos, la pareja les quitó la cámara. Las imágenes del incidente aparecieron en ''[[Us Weekly]]''. Los representantes de la pareja adujeron que se les había tendido una emboscada y habían actuado en defensa propia.<ref>[http://www.eonline.com/uberblog/b48637_Justin__Cameron_Go_Camera_Shy.html Justin, Cameron Go Camera Shy] ''E-online'' Joal Ryan - November 10, 2004</ref>
