Vợ Hoàng Dũng vốn là giáo viên mầm non, sau thì chuyển sang mở tiệm quần áo nhỏ để lo kinh tế gia đình, giúp chồng yên tâm theo đuổi nghệ thuật. Hoàng Duy (sinh năm 1988) - con trai đầu của ông, đã bộc lộ năng khiếu diễn xuất khi 10 tuổi, ghi dấu ấn qua các phim Bà và cháu, Món quà năm mới, Vị khách đêm giao thừa... Nhưng sau đó không theo đuổi nghề diễn khi lớn lên mà đã chọn làm doanh nhân. Con trai thứ hai của Nghệ sĩ Nhân dân Hoàng Dũng cũng đang theo học tại Trường Đại học Sân khấu và điện ảnh Hà Nội.