Pouca gente sabe, mas Alexandre Frota é sobrinho-neto de Sylvio Frota, general e ministro do exército no governo de Ernesto Geisel. Ele se casou pela primeira vez no Rio de Janeiro, na Candelária, em 15 de dezembro de 1986, com Cláudia Raia, divorciando-se em 1989. Depois, casou-se com Andréa Oliveira, casamento que durou apenas alguns meses. Em 1 de maio de 1998, nasceu seu filho Mayã Lima Frota, de seu relacionamento com a personal trainer Samantha Lima Gondim. Frota declarou que, no entanto, não mantém contato com o filho, e foi alvo de acusações na Justiça por não pagar a pensão alimentícia corretamente em 2011.
De 2000 a 2003, foi casado com a dançarina Daniela Freitas. Na década de 2000, namorou a modelo Dani Sperle. Em abril de 2010, após terem marcado a cerimônia de casamento, houve uma briga e os dois se separaram. Desde 2011, é casado com a modelo e assistente de palco Fabiana Rodrigues, com quem tem dois filhos.
Durante o programa de Cátia Fonseca, Alexandre Frota admitiu sentir atração por pessoas do mesmo sexo, mas afirmou ser apaixonado por sua esposa e estar bem resolvido com sua sexualidade. Em provocação ao Marco Feliciano, numa entrevista ao Morning Show (Rede TV!), ele alegou ser pentassexual, que já foi bi, depois tri e que tentará ser hexa. Em 17 de agosto de 2024, nasceu sua primeira neta, de nome Eloise, que é filha de Mayã, na Bélgica. Em entrevista ao podcast “Não É Nada Pessoal”, Frota acusou o diretor Wolf Maya de tê-lo assediado na época da telenovela Livre para Voar, de 1984.
