Marcos Palmeira tem sido constantemente visto com uma misteriosa morena, que ele faz questão de manter a identidade em sigilo, pois é avesso a dar detalhes sobre a sua vida particular.O casal foi flagrado durante um passeio na Lagoa Rodrigo de Freitas, no Rio de Janeiro, onde ela dava de forma carinhosa água de coco em sua boca.Ao perceber a presença de fotógrafos, fizeram questão de deixar rapidamente o local.Desde a sua separação da diretora Amora Mautner, com quem teve a filha Julia, ele não assume um novo relacionamento amoroso.