Vie privée
Il a été le compagnon de la romancière et femme politique Aurélie Filippetti. Le 6 février 2009, celle-ci porte plainte contre lui pour violences conjugales récurrentes. Le 17 mars Thomas Piketty est placé en garde à vue dans les locaux de la Brigade de répression de la délinquance contre la personne (BRDP) chargée de l’enquête, où il avait été convoqué. L’enquête préliminaire a débouché, mercredi 23 septembre 2009, sur « un avis de classement, avertissement et rappel à la loi ». Cela est dû au fait qu'Aurélie Filippetti a retiré sa plainte « dans l’intérêt des familles et des enfants » afin d'éviter une nouvelle médiatisation et après que Thomas Piketty a reconnu par écrit les faits de violence et lui a présenté des excuses.

Le 28 novembre 2019, l'ancienne ministre annonce avoir déposé à nouveau plainte contre lui pour diffamation. En effet, le 21 novembre, lors d'une conférence à Sciences Po Toulouse, en réponse à une question du public en lien avec la semaine organisée par l'IEP sur les violences sexistes et sexuelles contre les femmes, Thomas Piketty a expliqué certaines de ses propres violences en accusant Aurélie Filippetti d'avoir été « extrêmement violente vis-à-vis de [ses] filles », ce qu'elle nie. Après avoir été relaxé en première instance, Thomas Piketty est condamné pour diffamation en appel.