关于杜海涛和沈梦辰的恋情，曾一度被网友们评为“娱乐圈最扑朔迷离的恋情”之一，虽然两人曾被拍到过牵手遛马路逛街，被目睹一同回公寓，网上甚至还流出两人穿情侣睡衣的照片，但杜海涛对两人的关系一直都没明确表态。杜海涛在参加某综艺节目录制的时候，他一不小心漏了“马脚”，被网友质疑两人已同居。节目中杜海涛先是意外透露自己知道“内裤和内衣不能一起洗”这种粉红小常识，随后，在杜海涛的冰箱里离奇发现了一包红糖。
在何炅的逼问下杜海涛默认了红糖是给沈梦辰喝的。机智的何老师称“重点是来作客的时候喝，还是平时没事老喝（何老师果然机智！）因为这事我还真没问过，直到有一次，他们俩被偷拍了之后，我才知道。”现场骚动一片。
《全员加速中》第二季杜海涛携手沈梦辰大秀恩爱，更公开表示“我们俩是打包卖的”。提到跟杜海涛一起闯关，她羞涩表示对方很会保护人，很man，“魅力百分百”。沈梦辰说起杜海涛就流露出少女般的感觉，她说：“他在大家心中就憨憨的傻大个，但是这次之后觉得他很有男人魅力，以前玩游戏他都是第一个跑，这次感觉他荷尔蒙迸发，会保护女性。自从那次保护之后我还挺感动的。”
杜海涛沈梦晨树洞，说到节目最后两个人一起挤树洞，她说：“那个树洞太危险了，因为海涛很胖，我还硬要挤进去，被猎人抓到就两条命都没了。他还说让我跟他一起挤，当时就觉得他魅力百分百”。《全员加速中》第一季中，二人在节目有亲密互动，沈梦辰在撞见杜海涛时还转身就走：“别借我炒作！”不过此次两人同时录制《全员2》，节目中两人火花闪亮，杜海涛首次回应两人恋情，承认两人是“打包卖的”。不仅一起躲在狭窄的道具树屋内，之后又同吃西瓜，甚至还有英雄救美的戏码上演。
此前有娱乐大号爆出沈梦辰和杜海涛的恋情，但是两人均未回应。其实沈梦辰从13年在《我是歌手》“一舞成名”开始网上就有传言说，湖南卫视之所以力捧沈梦辰，与杜海涛在追求沈梦辰有直接关系。之后两人也是公然暧昧。
