李栋旭和李多海合作的大热剧《我的女孩》想必大家都很熟悉，两人扮演的那对欢喜冤家式情侣更是深入人心。自然而然的，二人慢慢传出绯闻，但后来被澄清只是工作上的好朋友。李栋旭还表示选女友最重要的是互相了解，但不会接受爱说谎的女孩。
　　 除了李多海，朴恩惠也是李东旭绯闻女友之一。两人因拍摄《大长今》传出绯闻，在剧中朴恩惠暗恋小岛医生李东旭，但是李东旭喜欢的却是女主角。实际上，朴恩惠比李东旭大四岁，两人经常在现场大玩亲亲，私交也很好。但随着朴恩惠2008年结婚，两人的绯闻也不了了之。
　 《暴力罗曼史》公布了少女时代成员Jessica与李栋旭在剧中的婚纱写真时，面带幸福的表情互相凝视，仿佛真正的新婚夫妇一般。二人的绯闻一时甚嚣尘上。
　　 2015年，也有消息称歌手SHOO与李栋旭交往。据知情人透露，两人从2014年秋天开始交往，因为是同岁所以像朋友般一样相处着，之后通过送对方回家等有趣的约会后确认了交往的关系。SHOO在去日本的时候和返回韩国的时候李栋旭都有去迎接，两人看上去很亲密。
　　 李栋旭还曾公开表示李英爱、金善雅是其理想型的女演员，他曾说：“即使父母反对我也有信心和心爱的女子走到底，我父母也不会对我的恋爱发表过多意见。”