La mitología griega atribuye a Zeus una serie de aventuras amorosas con parejas humanas y divinas. A veces, por razones prácticas o para evitar la intervención de su celosa esposa, Hera, se veía obligado a adoptar formas distintas, como la de un animal, con el fin de aproximarse al objeto de su deseo. De todos modos, no podía presentarse ante los mortales en todo su divino esplendor porque la visión resultaba tan abrumadora que conllevaba la muerte instantánea, suerte que corrió Sémele, por ejemplo. A continuación ofrecemos una lista de las relaciones más importantes de Zeus.
Hera, hermana y esposa de Zeus, es una figura fundamental en el panteón griego por derecho propio, si bien pocos relatos sobre ella no están relacionados con su turbulento matrimonio con Zeus. Había varios templos importantes consagrados a esta diosa, especialmente vinculada con la fertilidad y la santidad del matrimonio. El más famoso era el Hereon de Argos, en el Peloponeso.
Zeus se casó con la Titánide Metis inmediatamente después de acceder al poder y la dejó embarazada. Gea y Urano habían profetizado que Metis tendría hijos extraordinarios: una diosa, Atenea, que igualaría a Zeus en sabiduría, y un hijo que sería rey de los dioses y de los hombres. Para evitar que nacieran, Zeus se tragó a Metis, y si bien el hijo no llegó a ser concebido, Atenea sí nació, con todas sus armas, de la cabeza de su padre.
La diosa Atenea brotó, con todas sus armas, de la cabeza de Zeus. Según ciertas versiones, el dios-herrero Hefesto la ayudó a nacer abriendo la cabeza del dios con un hacha.
Hija de los Titanes Ceo y Febe, Leto copuló con Zeus y concibió gemelos divinos, Artemisa y Apolo. Artemisa nació en Ortigia, pro Leto se vio obligada a viajar por el mundo, transida de dolor, en busca de un lugar para dar a luz a Apolo. Celosa, Hera impidió a su hija Ilitía, diosa de los partos, que oyese los lamentos de Leto, y sólo le permitió asistir al nacimiento cuando los habitantes de Delos,una isla del Egeo, accedieron a que Apolo viniera al mundo en su suelo. Por eso Delos se convirtió en uno de los principales centros de culto a Apolo
Maya era hija del Titán Atlas y una de las Pléyades, siete ninfas a las que Zeus transformaría en estrellas más adelante. Vivía en una cueva oculta, lo que permitió a Zeus realizar su deseo sin despertar las sospechas de Hera. No se sabe nada más de Maya, salvo que de ella nació el dios Hermes.
Alcmena estaba casada con Anfitrión, rey de Tirinto, quien, al igual que ella, era descendiente del héroe Perseo. Cuando Anfitrión se fue a la guerra, Zeus visitó a Alcmena adoptando la forma de su marido un día antes de que éste regresara. El dios prolongó la noche el triple de su duración normal para ampliar su placer, y cuando volvió Anfitrión le decepcionó la falta de ardor de su esposa, mientras que a ella le sorprendió que su marido pareciese haber olvidado los excesos de la noche anterior. Ambos acabaron por saber la verdad por boca del profeta Tiresias, ciego y andrógino.
Alcmena tuvo gemelos. El mayor, hijo de Zeus, era Heracles, el más importante de los héroes, y el menor, de Anfitrión, Ificles, cuyo hijo, Yolao, ayudaría a Heracles a matar a la Hidra de Lerna.
Una vasija, pintada por Pitón h. 330 a. C, muestra a Alcmena, amante involuntaria de Zeus, a punto de ser sacrificada en una pira por el celoso Anfitrión, en la versión del mito de Eurípides. La pira se apaga en el último momento gracias a la intervención de las diosas del Olimpo.
Un oráculo le dijo a Acrisio, rey de Argos, que le mataría un hijo de su hija Dánae, y el rey la encerró en una torre o cámara de bronce de su casa. Zeus entró allí en forma de lluvia de oro y copuló con Dánae, que concibió y dio a luz a Perseo, a quien ocultó en la cámara para protegerlo de Acrisio.
Pasados cuatro años, el rey descubrió la verdad y encerró a su hija y a su nieto en un cofre, que arrojó al mar; pero el cofre fue arrastrado hasta la orilla, y tras múltiples aventuras, Dánae y Perseo regresaron a Argos. Un día, cuando participaba en unos juegos, Perseo lanzó un disco que golpeó y mató a Acrisio, cumpliéndose así la predicción del oráculo.
No todas las parejas de Zeus eran mujeres: también se acostó con Ganimedes, hijo de Tros, rey de Troya, y célebre por su belleza.
Zeus quedó fascinado por el joven y decidió raptarlo, para lo cual envió un águila que recogió a Ganimedes de la llanura troyana y lo llevó al monte Olimpo, donde ocupó el cargo de copero de los dioses.
Según otra versión del mito, Zeus se transforma en águila y apresa a Ganimedes. Las figuritas de terracota fechadas h. 450 a. C, de un tejado de Olimpia, representan a Zeus llevando al joven.