Thanh Bạch từng kết hôn với nghệ sĩ Xuân Hương, bà học chung với anh (dưới một khóa) tại Khoa tạp kỹ sân khấu của trường Đại học Sân khấu Lunatsaxki. Khi trở về Việt Nam, họ đã cùng tham gia dàn dựng và diễn xuất trong nhiều chương trình sân khấu lớn, nổi bật nhất trong số đó là loạt chương trình Những người thích đùa (1,2,3).

Vào năm 2006, Thanh Bạch và Xuân Hương đã làm đơn ly dị[16]. Họ có một con trai tên Lê Thanh Tú, người từng nhận giải khuyến khích trong cuộc thi "Người dẫn chương trình" tổ chức tại New York, Hoa Kỳ năm 2007.[17]

Ngày 14 tháng 7 năm 2016, Thanh Bạch làm đám cưới cùng bà Thúy Nga, chủ nhân của Trung tâm Thúy Nga[18]. Anh tâm sự: "Đây là một đám cưới nghệ thuật, là một cách để chúng tôi gây quỹ lấy tiền mừng cưới giúp người nghèo, những người cần giúp đỡ. Chúng tôi chỉ song hành với nhau, là bạn đời của nhau trên con đường nghệ thuật"[19]. Thanh Bạch cho biết đây là lần thứ 8 anh làm đám cưới kiểu này để quyên tiền làm từ thiện.[20]

Sau 13 năm ly hôn, năm 2019, Xuân Hương - Thanh Bạch bất ngờ trở thành tâm điểm của dư luận khi Thanh Bạch lên tiếng trước để tiết lộ về lý do ly hôn Xuân Hương với những dẫn chứng về sự thiếu lãng mạn. Chia sẻ của Thanh Bạch dường như đã động đến tự ái của Xuân Hương khiến nữ nghệ sĩ viết những bài viết liên tiếp trên trang cá nhân với giọng văn vừa sắc sảo, đanh thép, vừa trào phúng, mỉa mai.[21] Trong những bài viết, cô tiết lộ Thanh Bạch là đồng tính, lấy vợ để làm bình phong[22]