En décembre 2016, une source a confirmé au magazine PEOPLE que le couple sortait officiellement ensemble. L'informateur a déclaré : "Ils sont un couple."

Le couple a commencé à se fréquenter peu après que Joe Jonas a envoyé à Sophie Turner des messages privés sur Instagram. Après s'être suivis pendant un certain temps sur les réseaux, Joe a pris son courage à deux mains et a envoyé un message à Sophie en 2016. Elle a déclaré : "Nous avions beaucoup d'amis en commun. Et ils essayaient de nous présenter depuis longtemps. Nous nous suivions sur Instagram et il m'a envoyé un message direct un beau jour, à l'improviste."

Après avoir échangé des messages en ligne, Joe - qui était en tournée à l'époque - a invité Sophie à le rencontrer au Royaume-Uni lors de son passage. Sophie s'est immédiatement sentie proche de l'ancienne star de Disney. Elle raconte : "Il n'est pas venu avec un service de sécurité. Il a amené un ami et ils ont bu autant que nous. Je me souviens que nous ne sommes restés que quelques minutes sur la piste de danse, puis nous nous sommes installés dans un coin et avons discuté. Nous avons parlé pendant des heures et des heures et des heures et je ne me suis pas ennuyé. Ce n'était pas artificiel, ce n'était pas une petite conversation, c'était si facile. Très vite, nous sommes devenus inséparables. Et puis je suis partie en tournée avec lui".

Sophie et Joe ont célébré la nouvelle année 2017 en officialisant leur relation sur Instagram. L'actrice a posté une photo de Joe sur un bateau tenant un cigare, avec la légende : "Miami daze".

Un peu plus d'un an après le début de leurs fiançailles, le couple les a annoncées sur Instagram. Sophie a partagé une image montrant un gros plan de sa main montrant sa bague en diamant et écrivant en légende : "J'ai dit oui". Joe a quant à lui écrit : "Elle a dit oui".

Les tourtereaux se sont mariés juste après la cérémonie des Billboard Music Awards en 2019. Une cérémonie organisée au dernier moment à Las Vegas suivie d'un grand mariage en France quelques mois plus tard.

Le couple s'est fait tatouer des chiens assortis en hommage au chien de compagnie bien-aimé de Joe, Waldo Picasso, décédé dans un accident de voiture à New York en 2019.

Joe et Sophie ont fondé une famille heureuse de deux filles, Willa, trois ans, et sa petite sœur (dont le prénom n'a pas encore été dévoilée) née en 2022.

Début septembre, TMZ a rapporté que Joe avait consulté au moins deux avocats spécialisés dans les divorces à Los Angeles, alors qu'il se préparait à se séparer de sa femme. Le couple aurait eu des problèmes relationnels au cours des six derniers mois. Le même mois, les tourtereaux ont été aperçus sans leurs alliances.

Joe a demandé le divorce à Sophie le 5 septembre 2023. Il a déposé les papiers au tribunal du comté de Miami-Dade en Floride, et le document indique que "leur mariage est irrémédiablement brisé".