Его супруга Виктория Петровна была вынуждена терпеть измены мужа. Возможно таким образом она расплачивалась за статус первой леди СССР.
Самой известной сердечной привязанностью Леонида Ильича была Тамара Николаева. С ней он познакомился в годы войны будучи комиссаром. Военно-полевой роман с медсестрой вскоре перерос в крепкое увлечение. Тамара привлекла внимание молодого военного еще и тем, что была его своего рода землячкой. Детство и юность женщина провела в Днепропетровске. Именно там в конце 30-х годов Брежнев сделал стремительную партийную карьеру. Чтобы чаще видеть свою пассию, Леонид Ильич способствовал назначению Николаевой на службу в политотдел. Тем не менее, сама Николаева позже вспоминала, что генсек ее переводу в штаб не содействовал. По ее словам, он был обходительным кавалером, умевшим красиво ухаживать, не зря он пользовался повышенным вниманием женского пола. Среди достоинств Брежнева Тамара выделяла его внешнюю привлекательность, приятный голос, открытую улыбку и умение танцевать.
Военный историк О. Смыслов и дочь генсека Галина Брежнева приводят иную версию знакомства Леонида Ильича с Тамарой. В своей книге «Житейская правда войны» Смыслов пишет, что их знакомство состоялось еще в Днепропетровске. Аналогичную историю рассказывала Галина во время посиделок со своими подружками. Одна из них - Энгелина Рогальская написала мемуары, в которых упоминала, что в Днепропетровске у Тамары были три поклонника: Николаев, Брежнев и Щелоков. Девушка выбрала первого. Однако, встретившись на фронте со своим бывшим ухажером Брежневым предпочла больше с ним не расставаться. Во время своего отсутствия Леонид Ильич присылал возлюбленной свои фотографии. Одна из них содержала такую запись: «Милая Тома! Помни, что у тебя есть надежный и любящий друг. 5 мая 1943 года. Л. Брежнев».
Племянница генсека Любовь Брежнева в своей одноименной книге писала, что данная связь мучала обоих влюбленных: они то сходились, то расходились. А когда Брежнев перебрался в Москву, он подарил своей возлюбленной квартиру на Соколе, который в те годы считался элитным районом.
Существует множество свидетельств о намерении Брежнева связать себя узами брака с Николаевой, однако этого так и не случилось. Здоровье Тамары было подорвано после нескольких абортов, а Брежнев не потерять образ идеального коммуниста.