因《公職人員財產申報法》規定公職人員的配偶及未成年子女名下財產也應一併申報，林萬億的申報表上，配偶欄註明「本欄空白」，證實林已與前妻周淑美無夫妻關係。他申報的財產則包括土地3筆、建物1筆、轎車2台、存款456萬餘元以及4筆壽險保單。
2011年的農曆七夕情人節，新北市警方接獲周淑美報案，指丈夫林萬億與小他30歲的助理沈詩涵在新北市板橋區某飯店開房間，要求警方前往抓姦。警方抵達現場後，周堅持提告。當時林萬億先對警方表示，他與沈在房內是討論研究案，後來才坦承兩人確實發生關係。
當時林萬億雖與周淑美分居多年，但周並不願離婚。外遇緋聞爆發時，剛好是總統大選前，當時民進黨中央定調為「私人感情糾紛」，因此負責操刀當時競選總統蔡英文「十年政綱」政見的林萬億仍與蔡一同出面發表。
2012年1月，沈詩涵因出庭都認罪，遭新北地檢署起訴妨害家庭罪，林萬億則因取得周淑美原諒，所以獲得撤告。同年3月，周淑美也對沈詩涵撤告，因此此案告一段落，但林萬億對外從不提此舊事及他的婚姻關係。
林萬億是民進黨內社福領域重要幕僚，在蘇貞昌擔任台北縣長時，林擔任副縣長，蘇擔任行政院長時，林也隨蘇到行政院擔任政務委員。蔡英文兩度競選總統，林都是最重要的社福政策幕僚；新政府上任後，他回鍋擔任政務委員，主導社福政策之外，還擔任年金改革委員會執行長兼副召集人。外界近年雖已很少關注林的婚姻狀態，沒想到卻因財產申報資料而讓夫妻離婚消息曝光，或許林也始料未及。