Phương Thanh là con thứ 6 trong gia đình có 7 anh chị em. Cha mẹ Phương Thanh đều là những nghệ sĩ hoạt động trong quân đội. 6 tuổi, Phương Thanh cùng gia đình chuyển vào sinh sống tại thành phố Hồ Chí Minh. Năm 13 tuổi, cha Phương Thanh qua đời, những ngày tiếp sau đó, gia đình cô đã phải sống cuộc sống cực khổ.

Năm 2005, Phương Thanh trở thành cái tên được nhắc tới ở nhiều tờ báo khi không chính thức lập gia đình nhưng lại có con. Con gái cô lấy họ mẹ, tên Bùi Hà Nghi Phương. Cô gọi cha của đứa bé là "người đàn ông trong bóng đêm", và tổ chức một chương trình ca nhạc mang tên này. Thông tin về người đàn ông ấy cho đến nay vẫn chưa được tiết lộ.