Khánh Linh từng kết hôn vào năm 2005 với một người Hà Nội sinh năm 1974, anh là nhân viên công ty hàng hải và họ có một bé trai tên Anh Khoa; tên thường gọi là Jim[13][14]. Cả hai đã chính thức ly hôn sau gần 4 năm chung sống[15].

Năm 18 tháng 5 năm 2014, Khánh Linh tái hôn với một doanh nhân người Hà Nội tên Trần Tùng[16], sinh năm 1984[17][18]. Trần Tùng từng có một đời vợ và con trai riêng tên Gia Bách; thường gọi là Ben. Hai người có một bé gái tên Khánh My[19].