Si è discusso molto sul rapporto tra Puccini e l'universo femminile, sia con riferimento ai personaggi delle sue opere, sia in rapporto alle donne incontrate nella sua vita.
Frequente ed ormai leggendaria è l'immagine di Puccini come impenitente donnaiolo, alimentata da diverse vicende biografiche e dalle stesse sue parole con cui amò definirsi "un potente cacciatore di uccelli selvatici, libretti d'opera e belle donne".
In realtà Puccini non fu il classico dongiovanni: il suo temperamento era cordiale ma timido, solitario e la sua natura ipersensibile lo portava a non vivere con troppa leggerezza i rapporti con le donne. Era stato d'altronde circondato dal gentil sesso sin da bambino, cresciuto dalla madre e con cinque sorelle (senza contare Macrina, morta piccolissima) ed un solo fratello più piccolo.Il suo primo grande amore fu Elvira Bonturi (Lucca, 13 giugno 1860 - Milano, 9 luglio 1930), moglie del commerciante lucchese Narciso Gemignani, dal quale aveva avuto due figli, Fosca e Renato. La fuga d'amore di Giacomo ed Elvira, nel 1886, fece scandalo a Lucca. I due si trasferirono al Nord insieme a Fosca ed ebbero un figlio, Antonio (Monza, 23 dicembre 1886 - Viareggio, 21 febbraio 1946). Si sposarono solo il 3 febbraio 1904, dopo la morte di Gemignani.
Secondo Giampaolo Rugarli (autore del volume La divina Elvira, edito da Marsilio) tutte le protagoniste delle opere pucciniane si riassumono e si rispecchiano sempre e solo nella moglie, Elvira Bonturi, che sarebbe stata l'unica figura femminile capace di dargli ispirazione, nonostante il suo difficile carattere e l'incomprensione che portava verso l'estro del compositore ("Tu metti dello scherno quando si pronuncia la parola arte. È questo che mi ha sempre offeso e che mi offende", da una lettera scritta alla moglie nel 1915).
Comunque sia, Puccini ebbe verso Elvira un rapporto ambivalente: da una parte la tradì ben presto, cercando relazioni con donne di diverso temperamento, dall'altro rimase legato a lei, nonostante le crisi violente e il suo carattere drammatico e possessivo, fino alla fine.
La prima relazione extraconiugale nota fu con Cesira Ferrani, prima interprete di Manon Lescaut. Cui seguì quella, più importante, con il soprano romena Hariclea Darclée, che cantò Manon Lescaut alla Scala nel 1894 e che secondo Giorgio Magri ebbe un ruolo importante nell'ispirare Tosca.
Fu poi la volta di una giovane torinese nota come Corinna, conosciuta nel 1900, pare sul treno Milano-Torino, che Puccini aveva preso per assistere alla prima rappresentazione di Tosca al Regio di Torino, dopo il debutto romano. Per un caso Elvira venne a sapere degli incontri di Giacomo con questa donna. Dello scandalo che nacque si lamentò anche il suo editore-padre, Giulio Ricordi, che scrisse a Puccini una lettera di fuoco invitandolo a concentrarsi sull'attività artistica. La relazione con «Cori» - come la chiamava il musicista - durò fino all'incidente automobilistico che coinvolse il maestro il 25 febbraio 1903, la cui lunga convalescenza gli impedì di incontrare l'amante. L'identità di questa ragazza è stata svelata nel 2007 dallo scrittore tedesco Helmut Krausser[17]: si trattava della sarta torinese Maria Anna Coriasco (1882-1961) e "Corinna" era l'anagramma di parte del suo nome: Maria Anna Coriasco. In precedenza Massimo Mila l'aveva identificata con una compagna di scuola di sua mamma, una studentessa di magistero a Torino.
All'ottobre 1904 risale l'incontro con Sybil Beddington, sposata Seligman (23 febbraio 1868 - 9 gennaio 1936), una signora londinese, ebrea, allieva di musica e canto di Francesco Paolo Tosti, con la quale ebbe inizialmente una storia d'amore che si convertì poi in una solida e profonda amicizia, cementata dal britannico equilibrio della signora. Tant'è che nell'estate 1906 e 1907 i coniugi Seligman furono ospitati a Boscolungo Abetone da Giacomo ed Elvira.
Nell'estate del 1911, a Viareggio, Puccini conobbe la baronessa Josephine von Stengel (nome riportato spesso, erroneamente, con la grafia Stängel), di Monaco di Baviera, allora trentaduenne e madre di due bambine. L'amore per la baronessa - che nelle lettere Giacomo chiamava «Josy» o «Busci», e dalla quale era chiamato «Giacomucci» - accompagnò in particolare la composizione della Rondine, nella quale Giorgio Magri vede il riflesso di questa relazione mitteleuropea e aristocratica. La loro storia durò fino al 1917.
L'ultimo amore di Puccini fu Rose Ader, soprano di Odenberg. Un collezionista austriaco possiede 150 lettere inedite che testimoniano questa relazione, della quale sappiamo ben poco. La storia iniziò nella primavera del 1921, quando la Ader cantò Suor Angelica all'Opera di Amburgo, e terminò nell'autunno del 1923. Pensando alla sua voce, Puccini scrisse la parte di Liù, in Turandot.
Meno importanti sono considerate le relazioni con i soprani Emma Destinn e Maria Jeritza.
Nell'agosto 2007 è stata avanzata l'ipotesi, tuttora da verificare, secondo la quale nel 1923 Puccini avrebbe avuto un secondo figlio, battezzato col nome di Antonio come il primo, dalla relazione - nota da tempo - con Giulia Manfredi, cugina di Doria Manfredi, la domestica che nel 1909 si era tolta la vita in seguito alle accuse di adulterio avanzate nei suoi confronti da Elvira Puccini. La notizia sarebbe emersa durante la preparazione del film Puccini e la fanciulla per la regia di Paolo Benvenuti, in particolare da alcune lettere e da un filmato inedito del 1914, conservati da Nadia Manfredi, figlia di Antonio.