Игорь Петренко женился во 2-ой раз в давно минувшем 2004 г. на артистке Екатерине Климовой и прожил с ней в браке около 10-ти лет. Церемония бракосочетания состоялась в одном из ЗАГСов столицы в полной тайне — присутствовали только самые близкие друзья и родственники. С девушкой артист жил в гражданском браке с 2013 года.

Первой избранницей Игоря Петренко стала его студенческая подруга артистка Ирина Леонова, брак с которой продержался 4 года. Спустя год после развода Ирина Леонова вышла замуж за Евгения Цыганова и родила ему семерых детей.

Таким образом, у Игоря Петренко растут трое детей. Она родила мужу сыновей Матвея и Корнея.

Звездой на свадьбе Игоря Петренко и Кристины Бродской стала их дочь София-Каролина, которая в свои 1,5 года чувствует себя уверенно на светских мероприятиях. Однако и данная пара распалась в позапрошлом году, после слухов о романе артистки с выпускником «Фабрики звёзд» Романом Архиповым.

На свадьбе присутствовала и София-Каролина, общая дочь Игоря и Кристины.