小林可夢偉的結婚對象是日本女演員上野樹里。兩人於2016年10月宣布結婚,並在夏威夷舉行了婚禮。上野樹里因出演《交響情人夢》等作品而廣為人知,兩人的結合受到了許多冬粉的祝福。婚後,兩人一直保持低調,鮮少在公眾場合談及私生活。