Mối lương duyên giữa Mai Tài Phến và Mỹ Tâm bắt đầu từ MV Đừng hỏi em. Nhờ thành công của MV Em gái mưa hợp tác với Hương Tràm, Mai Tài Phến là cái tên đầu tiên mà êkíp của "họa mi tóc nâu" nghĩ đến khi tìm diễn viên cho Đừng hỏi em. Tuy nhiên, khi vừa nhìn ảnh Mai Tài Phến, Mỹ Tâm đã gạt đi vì cho rằng anh còn quá trẻ. Những tưởng đã không còn cơ hội hợp tác với Mỹ Tâm nhưng 2 ngày trước khi MV khởi quay, Mai Tài Phến nhận thông báo anh là người được nữ ca sĩ chọn sau khi xem xét rất kỹ background cũng như profile diễn xuất của 20 diễn viên lọt vào vòng cuối.

Mai Tài Phến và Mỹ Tâm trong MV 'Đừng hỏi em'.

Lần đầu tiên gặp Mai Tài Phến ở phim trường MV Đừng hỏi em, Mỹ Tâm sửng sốt thốt lên "Trời ơi, cậu này trẻ quá". Trong khi đó, chàng diễn viên sinh năm 1991 cảm thấy rất ngượng ngùng khi đối diện với thần tượng bấy lâu. Anh không dám đứng gần và cũng chẳng dám nói chuyện với Mỹ Tâm. Được đạo diễn động viên nên nói chuyện nhiều với nữ ca sĩ để hiểu cảm xúc và dễ tương tác khi đóng nhưng Mai Tài Phến cũng chỉ biết đi qua đi lại mà không dám mở lời. Chỉ đến khi hoàn thành phân đoạn đầu, cả hai mới bắt đầu trò chuyện. Biết Mai Tài Phến ngại, Mỹ Tâm đã chủ động bắt chuyện.

Khoảnh cách tuổi tác của hai người khiến nhiều thành viên êkíp bụm miệng cười khi thấy họ diễn cảnh hôn. Bản thân Mai Tài Phến lúc đó cũng không gạt bỏ được cảm giác ngượng ngùng, phải nhắm mắt mới dám hôn nhẹ lên má Mỹ Tâm. "Tôi từng đi diễn nhiều, ôm hôn bạn diễn cũng nhiều rồi nhưng chưa lần nào thấy có cảm giác kỳ lạ như khi diễn với chị Mỹ Tâm. Chị ấy là bạn diễn mang đến cho tôi nhiều cảm xúc nhất từ khi làm diễn viên. Sau này, khi đóng với những người khác, tôi cũng không có được cảm giác như khi diễn chung với chị Tâm", Mai Tài Phến từng chia sẻ với Ngoisao.net.

Sau 2 ngày quay chung, sự ngưỡng mộ mà Mai Tài Phến dành cho Mỹ Tâm ngày càng lớn. Nam diễn viên thấm từng bài học được đàn chị truyền đạt, trong đó có những bài học để trở thành ngôi sao và cách đối nhân xử thế. Anh coi việc được hợp tác với "họa mi tóc nâu" vừa là may mắn vừa là cái duyên. Sau khi MV Đừng hỏi em hoàn thiện, Mỹ Tâm và Mai Tài Phến giữ mối liên hệ. Họ thỉnh thoảng đi ăn, đi chơi cùng cả êkip. Ngược lại, Mai Tài Phến cũng thường có mặt tại các sự kiện của Mỹ Tâm. Sinh nhật nữ ca sĩ hồi tháng 1/2018 cũng có sự tham gia của Mai Tài Phến, anh thoải mái nhảy múa bên Mỹ Tâm và những người bạn thân của cô.

Sau thành công của MV Đừng hỏi em, Mỹ Tâm tiếp tục mời Mai Tài Phến đóng vai chính trong phim Chị trợ lý của anh do cô làm đạo diễn kiêm biên kịch và diễn viên chính. Hai người vào vai cặp đôi "oan gia ngõ hẹp" rồi yêu nhau lúc nào không hay. Bất chấp việc Mai Tài Phến bị chê trong phim điện ảnh Em gái mưa, Mỹ Tâm vẫn chọn chàng trai này đóng cặp với mình. Cô tin tưởng vào tài năng của anh cùng con mắt nhìn người của mình. 

Mai Tài Phến và Mỹ Tâm tình tứ trong phim 'Chị trợ lý của anh'.

Sự kết hợp ngọt ngào của Mỹ Tâm và Mai Tài Phến ở những cảnh lãng mạn trong Chị trợ lý của anh cũng như hậu trường làm dấy lên nghi vấn cặp đôi "phim giả tình thật". Ở ngoài đời, Mỹ Tâm cũng gọi Mai Tài Phến bằng "anh" xưng "em" để tạo cảm xúc đóng phim. Bên lề buổi ra mắt Chị trợ lý của anh tại Hà Nội, nhiều nhà báo đã đặt câu hỏi về việc này. Khi đó, Mỹ Tâm bỏ ngỏ khả năng có tình cảm với Mai Tài Phến: "Tôi rất quý bạn ấy. Đó là người rất đáng mến và đáng yêu. Nếu có duyên thì cũng chẳng biết được... Chuyện 'phim giả tình thật' tôi cũng không biết nói sao. Hơn nữa thời gian này chúng tôi cứ dính với nhau hoài nên mọi người nói cả hai có tình cảm cũng đúng thôi".

Về phía Mai Tài Phến, anh coi khoảnh khắc "khóa môi" Mỹ Tâm khi đóng Chị trợ lý của anh là cơ hội ngàn năm có một. "Chúng tôi quay đúng một lần và chị Tâm không cho quay lại lần thứ hai. Cảm giác hôn môi chị Tâm rất là thích. Đó là cơ hội nghìn năm chỉ có một mà thôi. Có muốn hôn thêm thì mọi người xung quanh cũng không cho", Mai Tài Phến kể về hậu trường đóng phim. Hơn một tháng sát cánh trên phim trường cùng Mỹ Tâm, anh càng thần tượng nữ ca sĩ nhiều hơn. Mỗi khi Mai Tài Phến cảm thấy khó khăn, anh thường được nữ ca sĩ chủ động chia sẻ, trò chuyện để giúp anh bớt căng thẳng.

Nghi vấn Mỹ Tâm và Mai Tài Phến "phim giả tình thật" cứ lớn dần sau mỗi sự kiện có sự xuất hiện của cả hai. Khi song hành tại những buổi giới thiệu Chị trợ lý của anh, họ thoải mái dành cho nhau những cử chỉ tình tứ. Tại buổi gặp gỡ báo chí ngày 13/1 tại TP HCM, Mỹ Tâm tiếp tục đối mặt với những câu hỏi về khả năng "rung rinh" với Mai Tài Phến ở đời thực. Cô không phủ nhận mà chỉ cười trừ và cho biết nếu chuyện đó là sự thật, nguyên tắc của cô vẫn là không bao giờ chia sẻ chuyện đời tư. Cô không muốn đặt nặng chuyện tình cảm hay hôn nhân, bởi quan niệm giống câu thoại trong phim: "Chuyện gì đến nhất định sẽ đến. Người phải gặp nhất định phải gặp".

Ngày 16/7, một trang báo mạng tung ra hình ảnh chụp lén Mỹ Tâm song hành với Mai Tài Phến trên hành trình đi diễn ở nhiều tỉnh thành. Trong một số video, Mai Tài Phến đặt tay lên đùi Mỹ Tâm khi ngồi cạnh nhau trên máy bay. Nữ ca sĩ cũng trìu mến nựng má chàng diễn viên kém mình 10 tuổi. Những hình ảnh này nhanh chóng được lan truyền, làm dấy lên tin đồn Mỹ Tâm và Mai Tài Phến đang yêu nhau. Tuy nhiên, hai người trong cuộc đều chưa xác nhận bất kỳ điều gì. Liên hệ với Mai Tài Phến, anh không nghe máy. Trong khi đó, Mỹ Tâm viết lửng lơ trên fanpage chính thức: "Có gì sáng nay mà sóng xôn xao? Có vậy thôi mà làm hoài! Báo trước là mai mình có tham gia phim Thanks Party, mình sẽ đứng ngang hiên để các bạn chụp hình hiên ngang chứ không chơi chụp lén nha nha nha! Mình lớn rồi các bạn hiểu không?".