国分太一さんと現在の奥さまである腰原藍さんが出会ったのは、TBSで放送されていた番組『探険！ホムンクルス～脳と体のミステリー～』の制作現場だった。この番組は2003年から2004年にかけて放送されており、国分さんが出演者として、腰原さんがディレクターとして関わっていた。
最初はあくまで仕事上のつながり。番組内で何度も顔を合わせるうちに自然と親しくなり、徐々にプライベートでも連絡を取るようになり、やがて交際へと発展していった。国分太一さんはのちに会見で「最初は普通に仕事をしていたけれど、仕事じゃなくなっていった。僕のほうが好きになっていった」と話している。
2人の交際は2008年5月から始まったということだが、国分太一さんはなんと2009年3月には自ら交際宣言をされた。アイドルが自ら交際を公表するのは当時としても異例で、それだけ腰原愛さんへの想いが本物だったことを示している。
