Martínez es el último de una larga lista. Penélope, que en su juventud tenía mucho éxito con los chicos, vivió su primer amor junto a Nacho Cano. Tras él vino Gigi Sarasola, ex de Marta Sánchez. No duraron ni dos años y durante el rodaje de La niña de tus ojos conoció a Thomas Obermaier, un atractivo cámara de origen checo con el que tampoco duró mucho.
La gran sorpresa llegó de la mano de Tom Cruise. Se conocieron en 2001 en el rodaje de Vanilla Sky. Muchos tacharon la relación de montaje. El romance duró tres años y se rompió en enero de 2004. Penélope no aguantó demasiado tiempo sola e inició una relación con Matthew McConaughey. En mayo de 2006 anunciaron la ruptura.
Desde entonces se la ha vinculado con Adrien Brody y Orlando Bloom. También se dice que Nicolas Cage y Matt Damon cayeron en sus garras. Ella puede estar tranquila. Aún hay cantera. Le queda George Clooney.
También con su amiga Salma
Por colgarle romances, incluso le han llegado a atribuir uno con su gran amiga, la también actriz Salma Hayek, que la acogió cuando la española desembarcó en Hollywood. Pe se encargó de desmentir la supuesta relación hace unas
semanas en una rueda de prensa.
Algunas de sus parejas
Nacho Cano: Se conocieron en el rodaje del videoclip de Mecano La fuerza del destino. Ella tenía 16 años y él, 15 más. Ella rompió la relación.
Gigi Sarasola: Hijo del empresario Enrique Sarasola, estuvo con él dos años. No le costó adaptarse al altísimo ritmo de vida del jinete.
Tom Cruise: Tras su ruptura con Nicole Kidman, el actor encontró consuelo en los brazos de Pe. Rompieron de mutuo acuerdo.
Matthew McConaughey: Se conocieron durante el rodaje de Sahara. En 2006 alegaron problemas de agenda para justificar su ruptura.

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