Katić heiratete 2015, am Wochenende ihres Geburtstages, ihren langjährigen Lebensgefährten Kris Brkljac in Kroatien. In den 90er Jahren war Fillion mit der US-amerikanischen Schauspielerin Vanessa Marcil verlobt, mit welcher er noch heute gut befreundet ist. Seit 2009 war er mit der kanadischen Schauspielerin Kate Luyben zusammen. 2013 zeigte er sich mit seiner neuen Freundin Mikaela Hoover. Seit 2015 ist er mit Krista Allen zusammen.[1]

Fillion behauptet, ein Nachfahre von General Jubal A. Early, ein Generalleutnant in der Konföderiertenarmee während des Amerikanischen Bürgerkriegs, zu sein. Als Joss Whedon davon erfuhr, benannte er eine Figur in seiner Serie Firefly nach ihm.