Người vợ đầu tiên của Công Lý làm việc tại đài VTV[7]. Hai người có với nhau một con gái, sinh năm 2001[8]. Sau đó hai người ly hôn.

Ngày 17 tháng 12 năm 2004, Công Lý và MC Thảo Vân kết hôn sau hai năm tìm hiểu, đám cưới được tổ chức tại Lạng Sơn (quê của Thảo Vân) và Hà Nội. Sáng ngày 24 tháng 10 năm 2005, Thảo Vân sinh con trai đầu lòng nặng hơn 3 kg tại Bệnh viện C Hà Nội. Hai người ly hôn vào tháng 9 năm 2010.[9]

Từ năm 2016 đến hiện tại (năm 2019), Công Lý có một người bạn gái tên Ngọc Hà, là một nhà báo, kém Công Lý 15 tuổi.[10]

Sau 5 năm yêu nhau, NS Công Lý đã xác nhận làm đám cưới với bạn gái kém 15 tuổi Ngọc Hà[11]