La storia con Francesca Barra
Claudio Santamaria ha avuto per diversi anni anni una relazione con con Delfina Delettrez Fendi, designer di gioielli ed erede dell'omonimo marchio del lusso, con la quale ha avuto una figlia, Emma, nata nel 2007. Nel 2011 i due si lasciano, pur rimanendo tutt'oggi in buoni rapporti.
Dopo un flirt con Vittoria Puccini, nel 2017 inizia una relazione con la giornalista televisiva Francesca Barra, con cui peraltro si sposa in gran segreto a Las Vegas nello stesso anno.
Una curiosità: la giornalista e l’attore si conoscono sin da piccoli perché entrambi erano soliti recarsi in vacanza a Policoro, in provincia di Matera, paese natio di Francesca. Dopo essersi persi di vista per molti anni, si sono ritrovati ad un evento di lavoro. Da quel momento i due non si sono più divisi. Proprio nel comune materano i due hanno celebrato nuovamente le nozze nel 2018.
Nel marzo 2021 Santamaria si è esibito come ballerino, insieme alla moglie, durante la performance di Achille Lauro nella seconda serata del Festival di Sanremo. Nel 2022 è nata la prima figlia della coppia, Atena.