To 1980 ξεκίνησε η σχέση της Mia Farrow με το Woody Allen, η οποία διήρκησε 12 χρόνια. To ζευγάρι δεν παντρεύτηκε ποτέ, ωστόσο απέκτησαν ένα γιο και υιοθέτησαν δύο παιδιά. Η Farrow από τον προηγούμενο γάμο της με τον André Previn είχε ήδη έξι παιδιά, τρία βιολογικά και τρια υιοθετημένα, μεταξύ των οποίων και τη Soon-Yi. Το ζευγάρι χώρισε το 1992 όταν η Farrow ανακάλυψε στο σπίτι του Allen γυμνές φωτογραφίες της Soon-Yi. Tον πήγε στα δικαστήρια για την αποπλάνηση της κόρης της και ενός άλλου υιοθετημένου παιδιού της. Τελικά ο Allen αθωώθηκε αλλά η Farrow κέρδισε την επιμέλεια των παιδιών. Ο Allen είχε πει τότε: "Η καρδιά θέλει ό,τι θέλει. Δεν υπάρχει λογική σε αυτά τα πράγματα. Συναντάς κάποιον και τον ερωτεύεσαι".
Η Soon-Yi, η οποία δεν ξαναμίλησε από τότε με τη μητέρα της είχε σχέση με τον Allen από το 1991, όταν εκείνη ήταν 21 χρόνων και ο Woody 56. Παντρεύτηκαν το 1997 και υιοθέτησαν δύο κόρες.