杜海涛的女朋友是沈梦辰。两人都是湖南卫视的知名主持人，在工作中相识后逐渐相知相爱，这段感情最初并不被看好，但他们还是一起携手走过多年的风风雨雨，经常暗戳戳秀恩爱，不看好的声音也逐渐转化成了祝福。
恋情曝光时，杜海涛早已凭借《快乐大本营》成为家喻户晓的主持人，沈梦辰不仅知名度不高，更是黑料频出，观众缘不好，所以很多人都觉得他们的恋情不会长久，还有很多粉丝觉得杜海涛肯定是被沈梦辰的外表蒙蔽了，所以才会追她。
但实际上，这段感情是沈梦辰先主动的，她曾透露过，两人在一档户外节目上相识，那时杜海涛对她照顾有加，她便开始注意到这个外表胖乎乎，内心却十分细腻的大男孩，在沈梦辰的追求下，两人也自然而然的走到了一起。
最初杜海涛和沈梦辰都没有公开承认过恋情，但他们毫不避嫌，经常同框秀恩爱，也算是间接承认了，这段感情持续了很多年，还曾传出两人要结婚的消息，不过事实证明这些都只是谣传而已，截至2019年，杜海涛和沈梦辰的婚事依旧没有提上日程。
两人曾一起参加《女儿们的恋爱》这档节目，他们的互动超级甜蜜，杜海涛会主动为沈梦辰剥虾，关心她，照顾她，沈梦辰还会为杜海涛擦嘴巴，给他化妆，她还不让杜海涛减肥，表示胖了还有点可爱，瘦了就只剩丑了。
很多观众看了这档节目后，都被杜海涛和沈梦辰圈粉了，两人相恋多年，却一直十分低调，从来不拿恋情炒作，在娱乐圈中算是十分难得的，很多粉丝都希望他们能够走到最后，尽快公布结婚的好消息。
