Три года беспрерывных поездок из Рима в Париж и обратно закончились тем, что Марчелло решил обосноваться во Франции — рядом со своей возлюбленной. Но его предложение о замужестве Катрин Денев отвергла, и ничто не могло повлиять на ее решение. «Когда Катрин бросила меня, я пошел к Феллини за утешением, хотелось, чтобы он мне посочувствовал. Да, да, все меня считают кем-то вроде Казановы, а меня дважды бросили. Но я не ною: такие коллизии тоже часть любви…» Еще одной частью этой любви стала Кьяра-Шарлотта — дочь Катрин и Марчелло, которая родилась в мае 1972 г.
Снявшись после этого вместе в нескольких картинах, Катрин и Марчелло расстались, причем для него это был мучительный, тяжелый разрыв, приведший к отъезду из Франции и даже к длительному запою. Позже он с горечью говорил журналистам: «Когда я впервые встретил Денев, я был убежден, что она и есть мой идеал. Потом я узнал ее получше и понял, что это совсем не так. Она — просто Катрин Денев, мать моей дочери Кьяры».
Пережив серьезную депрессию, Мастроянни снова вернулся в кино и даже снялся вместе с женой Карабеллой в фильме «Лунатики и влюбленные». Неизбежное общение на съемках привело к заметному примирению этой супружеской пары.
Пожалуй, наиболее точно выразил жизненную позицию Мастроянни по отношению к женщинам один из его биографов Дональд Дьюи: «Жена и мать, как основные фигуры матриархального католического общества, являлись безусловно необходимыми и обязательными персонажами в пьесе его жизни.
Несмотря на множество восторженных отзывов, у Мастроянни случались и серьезные конфликты с прессой.