Słynął nie tylko z niezaprzeczalnego talentu aktorskiego, ale też z wielkiego apetytu na życie. Zagrał w około 170 filmach, w tym takich jak "Czterej pancerni i pies", "Kariera Nikodema Dyzmy", "Zaklęte rewiry", "Dzieje grzechu", "Alternatywy 4", "Zaklęty dwór" i "Prywatne śledztwo". Pomimo iż na brak propozycji zawodowych nie narzekał, Romanowi Wilhelmiemu starczało jednak czasu również na to, aby z życia czerpać pełnymi garściami. Mowa tu nie tylko o suto zakrapianych imprezach, ale przede wszystkim o romansach. "Był entuzjastą życia. Wszystko robił ekstremalnie, zachłannie, bez samokontroli, ponad miarę i wbrew tak zwanemu zdrowemu rozsądkowi. Tak kochał i nienawidził, tak pracował, jadł, pił i palił, uprawiał sport, śmiał się i rozpaczał. Dziś myślę, że był wzruszający" – wyznała Iwona Bielska w książce "Roman Wilhelmi. Biografia" Marcina Rychcika. Aktorka była jedną z kobiet, które uległy urokowi osobistemu Romana Wilhelmiego. Ale takich, jak ona, było sporo więcej.
Roman Wilhelmi na ślubnym kobiercu stawał dwukrotnie. Pierwszy związek małżeński zawarł w 1958 roku w Sopocie. Młodzi — Roman i jego ukochana, dziennikarka Danuta Machalica — pobrali się w tajemnicy. Romantyczna atmosfera nie trwała jednak długo. Ponoć aktor zdecydowanie zbyt często zaglądał do kieliszka, a jakby tego było mało, po alkoholu robił się agresywny i wszczynał awantury. Wszystko to sprawiło, że po dziewięciu latach małżeństwo się rozpadło. Ale w życiu Romana Wilhelmiego nie było miejsca na uczuciową próżnię.
Emanowała nieuświadomioną siłą erotyczną, że można było dostać kota
— powiedział po latach Roman Wilhelmi o swojej drugiej żonie. Dwa lata po rozwodzie z Danutą Machalicą sakramentalne "tak" powiedział Marice Kollar. Węgierska tłumaczka dla ukochanego przeprowadziła się do Warszawy z Budapesztu. Para doczekała się syna, Rafała. Ale dziecko nie sprawiło, że Wilhelmi się uspokoił. Bynajmniej — zdradzał żonę na prawo i lewo. "Notorycznie miał jakieś miłostki. Nawet kiedy byliśmy małżeństwem, podrywał młode dziewczęta i obiecywał im... małżeństwo, a potem w popłochu chował się przed nimi" — wspominała po latach Marika Kollar. Związki Wilhelmiego zwykle były przelotnymi romansami, ale trafiały się i bardziej poważne. Tak było w przypadku Iwony Bielskiej. Kiedy los postawił na jej drodze Romana Wilhelmiego, była młodziutką studentką krakowskiej PWST. On — wówczas już uznany aktor, uwielbiany przez miliony fanów za sprawą roli Olgierda Jarosza w serialu "Czterej pancerni i pies" — zakochał się w niej od pierwszego wejrzenia.
"Wchodzę do stołówki i widzę, że w oddali siedzi z reżyserem niewysoki, śniady mężczyzna. Zobaczył mnie, wstał i tak został… Miałam 21 lat, byłam wtedy taka młoda i niedojrzała, choć naprawdę wyglądałam dość atrakcyjnie. Zakochał się" — wspominała pierwsze spotkanie Iwona Bielska. Młoda studentka wiedziała, że Wilhelmi ma żonę i syna, początkowo była więc odporna na jego wdzięki. Uległa dopiero w obliczu szantażu — aktor zagroził jej, że jeśli się z nim nie spotka, wyskoczy z balkonu i się zabije. Udało mu się zawrócić młodej Iwonie Bielskiej w głowie, ale choć deklarował, że zostawi dla niej żonę, związek nie przetrwał próby czasu. Po dwóch latach szantażu i grania na emocjach aktorka powiedziała dość i odeszła. Po latach związek nazwała mianem "trudnej miłości". Nie pomógł również fakt, że i jej Roman Wilhelmi nie był wierny. Kochankę, z którą zdradzał żonę, kochliwy aktor zdradzał bowiem z piękną koleżanką z planu filmowego.
Grażyna Barszczewska to aktorka, która zasłynęła nie tylko za sprawą swojego talentu, ale też urody. Docenił ją również Roman Wilhelmi. Kiedy po raz pierwszy zobaczył Barszczewską — wówczas nową aktorkę w kadrze Teatru Ateneum — zagwizdał ponoć i wyraził swoje uznanie słowami: "O, niezła d**a z twarzy!". Podobne zdanie miał również dyrektor teatru, Janusz Warmiński. Entuzjazmu nie podzielała za to jego żona — dyrektorowa wymogła ponoć na mężu pozbycie się Barszczewskiej z zespołu. Na szczęście nie zaszkodziło to karierze aktorki — wraz z Romanem Wilhelmin zagrała w "Karierze Nikodema Dyzmy". Szybko pojawiły się głosy, że chemia pomiędzy tą parą, widoczna na ekranie, nie jest wcale jedynie efektem gry aktorskiej.
Choć od plotek o romansie Romana Wilhelmiego z Grażyną Barszczewską aż huczało, aktorka nie paliła się do ich potwierdzenia. "Gdybym chciała sprostać tym wszystkim insynuacjom, to bym zagrała o pięćdziesiąt procent ról mniej, niż zagrałam" — skwitowała w jednym z wywiadów relację z Wilhelmim nazywając ją "trwającą prawie 30 lat przyjaźnią". Później jednak w innej rozmowie przyznała, że kochała Romana Wilhelmiego, ale ich związek nie miał przyszłości, ponieważ miała syna, a aktor-hulaka nie wydawał się dobrym kandydatem na ojczyma.
Często powierzał mi sprawy, którymi nie dzielił się z innymi, zwracając się wtedy do mnie per Rebe. Roman był szczery do bólu... Był czarusiem, potrafił być fantastycznym kompanem. Tak, kochałam go
— wspominała Grażyna Barszczewska w wywiadzie. Na planie "Kariery Nikodema Dyzmy" Roman Wilhelmi zdecydowanie nie próżnował. Bo oprócz Grażyny Barszczewskiej, na oku miał też inną aktorkę. Ale w przypadku Izabeli Trojanowskiej, bo właśnie o niej mowa, okazało się, że trafiła kosa na kamień. "Roman bardzo kochał kobiety. Na początku naszej znajomości też mnie podrywał. Gdy zobaczył, że ze mną tak łatwo mu nie pójdzie, zaprzyjaźniliśmy się i zyskałam w nim bratnią duszę" — wspominała aktorka na kartach książki "Trojanowska". Dodała jednak, że aktor nie poddał się tak łatwo. Koniecznie chciał ją namówić, aby w jednej ze scen pokazała nagi biust. "Siedziałam w jedwabnej piżamie na Romku, ale tyłem do kamery, i mówiłam: "Popatrz, jakie mam piękne piersi". Dla mnie było oczywiste, że zagram w staniku, ale Wilhelmi się wkurzył. Powiedział, że jeśli nie zdejmę stanika, to on nie zagra tej sceny. Rozpłakałam się i uciekłam" — wspomina Trojanowska, dodając, że dopiero po chwili zorientowała się, iż aktor żartował.
"Romek był wielkim romansowiczem i całe życie miał z kobietami kłopoty" — wyznał w swych wspomnieniach Kazimierz Kutz. Roman Wilhelmi i Grażyna Barszczewska zagrali wspólnie w sztuce w jego reżyserii "Dwoje na huśtawce". Na deskach teatru swój początek miał też kolejny romans aktora. Mowa o relacji z Barbarą Wrzesińską, którą Wilhelmi poznał w Ateneum, ale aby ją zdobyć, musiał wyjechać z Warszawy i przyjąć rolę w serialu. Mowa o "Lalce", w której Wilhelmi zagrał Starskiego. Wszystko po to, aby podczas zdjęć w Janowcu koło Kazimierza nad Wisłą móc zbliżyć się do Wrzesińskiej. Znów jednak — choć plotki o nowym podboju Wilhelmiego pojawiły się błyskawicznie, jego ukochana nie paliła się do tego, aby się do nich odnieść. "W nim mieszały się dwie strony - miał w sobie coś z anioła, ale też coś z diabła" — opowiadała aktorka wiele lat później, wspominając Wilhelmiego. "Był łatwowierny, naiwny i próżny jak dziecko. Nawet gdy mocował się ze sobą, ulegał słabościom i 'szedł w Polskę', to było zawsze bezbronne i dziecinne" — dodawała w rozmowie z Marcinem Rychcikiem, autorem książki "Roman Wilhelmi: I tak będę wielki!".
Syn aktora, Rafał Wilhelmi, po śmierci ojca w książce Małgorzaty Puczyłowskiej "Być dzieckiem legendy" wyznał, że ojciec cały swój dobytek zapisał nie jemu, a swojej konkubinie. "Wszystko jej zapisał, ja nie dostałem nic. Tantiemy za ciągle wznawiane seriale z ojcem też otrzymuje ktoś inny. Nie zależy mi jednak na pieniądzach ojca. Zależy mi na dobrej o nim pamięci" — podkreślił Rafał Wilhelmi. Wspomniana konkubina to Liliana Elżanowska-Kęszycka. Roman Wilhelmi poznał ją podczas zdjęć do "Kariery Nikodema Dyzmy" — kobieta kierowała wówczas sekretariatem planu. U jej boku aktor wreszcie się ustatkował. To ona opiekowała się nim, gdy zachorował i kiedy stało się jasne, że nie wygra walki z nowotworem. Roman Wilhelmi zmarł 3 listopada 1991 roku na raka wątroby. Miał 55 lat.