Sau khi vượt qua cuộc kiểm tra y tế tại bệnh viện Sanitas La Moraleja và ký hợp đồng thời hạn 6 năm, Courtois ra mắt tại Bernabeu với sự có mặt của bố mẹ, anh em, vợ Marta Dominguez, hai con Alexandra và Nicholas.
Courtois cho biết anh "hoàn thành một giấc mơ từ khi còn nhỏ". "Cảm ơn tất cả các bạn một lần nữa. Nhờ có Chủ tịch, các cố vấn, gia đình, bạn bè và đặc biệt là mẹ của các con tôi dù chúng tôi không còn bên nhau. Hala Madrid".
Sau khi ra mắt, Courtois ra sân Bernabeu để chào khán giả. Sau đó, anh tham gia cuộc họp báo. Thủ môn 26 tuổi cũng có 4 năm phục vụ đội bóng thành London, nơi anh giành được hai chức vô địch Ngoại hạng Anh, một FA Cup và một Cup Liên đoàn.
Courtois gặp Marta Dominguez, quốc tịch Tây Ban Nha, trong thời gian anh khoác áo Atletico Madrid ở một trung tâm mua sắm ở phía Bắc thủ đô, nơi cô làm việc như một nhân viên bán hàng. Hai người giữ quan hệ tình cảm và công khai vào tháng 5/2014 trong ngày vui Atletico Madrid đánh bại Barca ở sân Nou Camp.
Sau chiến thắng này, Courtois đến Chelsea cùng vợ và hai người có con đầu lòng năm 2015. Tháng 5/2017, đứa con thứ hai chào đời nhưng một tháng trước đó, cặp đôi ly dị.