Lý Nhã Kỳ
Cao Thái Sơn đã từng cùng Lý Nhã Kỳ đóng phim " Bước nhảy hoàn vũ" và cả hai có rất nhiều cử chỉ thân mật mà nhiều người cho là "phim giả tình thật". Tuy nhiên trước những tin đồn đó, Lý Nhã Kỳ cũng không phủ nhận hay là đồng tình mà chỉ nó rằng : " Biết đâu tôi yêu Cao Thái Sơn thật".
Siêu mẫu Ngọc Bích
Sau khi bị tố là gay, Cao Thái Sơn đã chứng tỏ mình chuẩn men khi tay trong tay với siêu mẫu Ngọc Bích đi dự sự kiện. Và nghi án Cao Thái Sơn với Ngọc Bích yêu nhau cũng được nhiều người quan tâm.
Quế Vân
Tay trong tay đi dự nhiều sự kiện và còn chụp những hình ảnh khá thân mật với nhau, thậm chí còn chụp ảnh cưới, nên một thời gian Quế Vân và Cao Thái Sơn được cho là một cặp. Tuy nhiên, nhiều người cho rằng cả hai người đều lợi dụng nhau để nổi tiếng hơn. Và cặp đôi này cũng nhanh chóng đi vào quên lãng.
Hồng Quế
Sau một thời gian mặn nồng bên Quế Vân thì cuối cùng Cao Thái Sơn lại dương như "say nắng" với Hồng Quế, khi liên tục cặp kè với người mẫu ở bất kỳ nơi nào dù là đi sự kiện, quay phim, hay là cùng đi cà phê, xem phim. Và Hồng Quế cũng được xem là một trong những người yêu tin đồn nóng bỏng của Cao Thái Sơn. Tuy nhiên dường như những tình cảm của Hồng Quế và Cao Thái Sơn chỉ là những cử chỉ để PR cho những video ca nhạc mà hai người đóng cùng nhau.
Người mẫu Cao Thùy Dương
Thùy Dương cũng được cho là bạn gái của Cao Thái Sơn và có nghi án hẹn hò khi Thuy Dương liên tục nhắc đến Cao Thái Sơn với những lời yêu tình tứ khi được nam ca sĩ này tặng nhẫn kim cương.
Hương Tràm
Hương Tràm và Cao Thái Sơn đã kết hợp cùng nhau tạo nên bản hit "Sẽ có người cần anh", những hình ảnh thân thiết trong MV cũng như ngoài đời khiến nhiều người lầm tưởng Hương Tràm là người yêu của Cao Thái Sơn. Nhưng cả hai người chỉ xem nhau là anh em tốt.
Bảo Phương
Mới đây, Cao Thái Sơn đã đồng ý nhận lời yêu với fan cuồng Bảo Phương, cả hai đã có những hình ảnh hôn nhau khá tình tứ và chia sẻ những tâm sự cho nhau trên trang cá nhân. Nam ca sĩ đã tặng cô nàng 99 bông hồng còn Bảo Phương gọi Cao Thái Sơn là người yêu và chia sẻ "trong tim anh chỉ có anh, với em anh là tất cả, đợi chờ hạnh phúc". Tuy nhiên liệu đây có thật sự là người yêu của nam ca sĩ đào hoa này hay chỉ là một chiêu trò PR cho tên tuổi và cái gọi là " chuẩn men" của Cao Thái Sơn.