Gia đình kỹ sư Nguyễn Thị Nguyệt bao gồm năm chị em. Bà Nguyệt là con út. Sinh ra trong một gia đình thuần nông, bố mẹ đều là Đảng viên Đảng Cộng sản Việt Nam.

Chị gái kế mình là người bà biết ơn nhất. Chị đã hy sinh bản thân, nghỉ học khi mới lên lớp 5 để phụ giúp bố mẹ già yếu, nuôi em ăn học. Sự nghiệp ngày hôm nay của Nguyễn Thị Nguyệt không thể không kể đến tấm lòng cao cả của người chị.[4]

Nguyễn Thị Nguyệt kết hôn với Trần Đình Chín (nguyên quán Thanh Chương, Nghệ An). Ông cùng công tác với bà tại EEMC. Hai ông bà có một người con trai. Hiện anh đang công tác tại phòng Kế toán của EEMC.