Бьорндален настолько любит биатлон, что в 2006-м году женился на бельгийке итальянского происхождения Натали Сантер. Спустя 6 лет брак биатлонистов распался, а в 2016-м году норвежец сыграл свадьбу с белоруской Дарьей Домрачевой, которая 1-го октября 2016 года родила дочь Ксению.