À partir de cette année-là, il varie les genres - jouant aussi bien dans des drames que dans des comédies ou des thrillers - et alterne entre superproductions et films indépendants. Depuis le début de sa carrière, l'acteur compte plusieurs gros succès dont Polisse de Maïwenn pour lequel il a reçu une seconde nomination aux César, La Fille du Puisatier deDaniel Auteuil (2011), Dalida de Lisa Azuelos (2017), Le Collier Rouge de Jean Becker (2018), et récemment la franchise Balle perdue (2020, 2023) distribuée par Netflix.
De sa relation avec l'actrice Ludivine Sagnier, rencontré sur le tournage d'Une aventure dont il est séparé depuis 2007, Nicolas Duvauchelle a une fille, Bonnie, née en 2005[5].
Au début de 2012, il est de nouveau père d'une petite Romy, avec Laura Isaaz, dont il est séparé depuis.
Il est très ami avec l'actrice Karole Rocher, rencontrée sur le tournage de la série Braquo (2009). Ils se sont également donné la réplique dans le film Polisse (2011).
Il a été en couple avec Anouchka Alsif, une jeune mannequin. Le , elle donne naissance au troisième enfant de l’acteur, un fils prénommé Andrea. Ils se séparent en 2018.
Depuis 2019, il est en couple avec Chloé Roy, avec qui il se fiance en [6]. Ils se marient le 18 mai 2024 à Ploërmel, Morbihan.
Accusations de violence
En 2024, après trois ans sans tourner, l'actrice Sara Forestier fait son retour au cinéma et explique qu'elle a dû prendre le temps de se reconstruire parce qu'elle avait été frappée par un acteur sur un tournage[7]. Elle annonce avoir porté plainte et ne nomme pas l'acteur, mais le nom de Nicolas Duvauchelle sort sur les réseaux sociaux, ce qui le pousse à communiquer sur Instagram : « Que ce soit clair pour tous les pseudos justiciers en carton... Je n’ai jamais touché Sara Forestier, plusieurs témoins étaient présents dont la réalisatrice et une enquête a été menée par la justice. Merci de respecter le verdict. Je compte poursuivre tous les petits malins qui continuent à me poster lâchement des messages »[7].
Le 4 décembre 2024, suite à une interview de Sara Forestier sur le site Médiapart diffusée la veille, le parquet de Paris confirme que celle-ci a bien déposé plainte contre Nicolas Duvauchelle le 31 mars 2023 pour l'avoir giflée sur le tournage du film Bonhomme en 2017. Il précise également que des plaintes pour violences ou menaces déposées par l'une des anciennes compagnes de Nicolas Duvauchelle contre l'acteur ont été classés sans suites en mai 2016, mai 2019 et juillet 2021 au motif qu'aucune infraction n'était suffisamment caractérisée[8],[9].
Le , le journal Le Parisien publie une enquête sur l'acteur révélant que trois plaintes et deux mains courantes ont été déposées contre lui par trois anciennes compagnes : les dossiers des plaintes comportaient, selon les informations du quotidien, des messages contenant des insultes et des menaces, des photos d’hématomes, de trous dans les murs, et des certificats médicaux attestant de jours d’Incapacité Temporaire de Travail. Dans le cadre de ces procédures judiciaires, le comédien aurait perdu la garde de ses deux plus jeunes enfants pendant six mois. L'ensemble des plaintes a été classé sans suite par la justice pour infractions non suffisamment caractérisées[10],[11].
Angélique Adagio, Nicolas Duvauchelle : « J'ai toujours peur d'être déçu avec la réalité », Phosphore no 304, Groupe Bayard, Paris, p. 26-29, (ISSN0249-8138)
