黄磊第一次看到孙莉是在1995年，当时已是北京电影学院研究生的黄磊负责接新生，一堆女孩坐在那儿，他眼睛里就看到了孙莉。“她与众不同！”黄磊至今清楚记得第一次看到孙莉时的样子，“她穿一条紫色的裤子，淡黄色的薄外套，头发披散下来。”两个月后黄磊向孙莉求爱了。
黄磊第一句话问的是：“你有男朋友么？”孙莉答：“没有。”黄磊接茬：“我也没有女朋友。”“那你要觉得行，我俩谈恋爱吧！”黄磊就这样切入了正题。结果，孙莉半晌没开腔，黄磊心想这下瞎了，还好他没放弃，继续说了句：“你要同意就点点头，不同意就摇摇头。”结果，孙莉“点头如捣蒜”。“我已经盼了很久了。”孙莉大方承认当时的急切。
黄磊家院子里正对着窗口的地方种了两株白玉兰，他一直都觉得孙莉像极了玉兰花，开得很茂盛但不招摇。两人成为男女朋友那年，黄磊24岁，孙莉18岁。那时两人的交通工具多是自行车，每次孙莉坐上后座前，黄磊都会垫好一件毛衣：“这样她就不会硌着了！”
2004年3月8日，黄磊和孙莉在北京市海淀区民政局领取了结婚证。选3月8日，一是有朋友跟黄磊说这是个黄道吉日，“另一个原因是祝贺她正式成为妇女！”两人都不喜欢大张旗鼓，除了没准备戒指，两人到现在都没拍过婚纱照。“孙莉的个性比较淡泊，欲求比较少，不贪心，也没什么追求享乐的欲望，这点最打动我。”黄磊主动坦白道。
结婚2年后，孙莉在北京生下了女儿黄多多，寓意“多福多寿”也。跟大多数男人不同，女儿出生的当天，黄磊就亲手给她换尿布，而且还一直哼着小曲哄着她。如今的黄磊只要没有工作就会往家里赶，陪女儿聊天玩耍：躺在沙发上，把女儿揽在怀里，或者让女儿骑到他身上。孙莉说：“他和多多在一起的画面，让我觉得很幸福。”