Hồng Nhung đã kết hôn hồi tháng 7 năm 2011 với một doanh nhân mang quốc tịch Mỹ tên Kevin Gilmore, anh có một trụ sở kinh doanh ở Mỹ và một ở Hồng Kông.[48][49] Trước đó, cả hai tổ chức lễ đính hôn vào cuối tháng 6 năm 2007 tại Vũng Tàu. Năm 2012, cô sinh đôi một trai, một gái vào dịp lễ Phục sinh tức ngày 8 tháng 4 tại Mỹ.[49] Hai con của cô có tên là Aiden và Lea, tên thường gọi là Tôm và Tép.[50] Hiện gia đình cô đang sống tại thành phố Hồ Chí Minh.

Tháng 6 năm 2018, Hồng Nhung xác nhận đã ly hôn với Gilmore.[51] Trước khi kết hôn với Kevin Gilmore, Hồng Nhung đã từng có một cuộc hôn nhân ngắn khác với một người chồng ngoại quốc.[52]

Ngoài ra, Hồng Nhung là cháu họ gọi Bằng Kiều là chú, vì ông nội của cô và bố của Bằng Kiều là hai anh em ruột.[53]