Mối tình đầu của Thanh Tâm cũng chính là một người thầy dạy bà tên Chí. Khi đó người đàn ông này mới tốt nghiệp và chỉ hơn bà 3 tuổi.[5] Thanh Tâm kết hôn vào năm bà tròn 21 tuổi. Thời gian này, bà đã gây được sự chú ý cho công chúng với tiếng đàn của mình nên đã đi công tác liên tục, tham gia biểu diễn các chương trình nghệ thuật trong và ngoài Việt Nam.[2] Tuy vậy chính sự nổi tiếng cộng với việc đi biểu diễn nước ngoài thường xuyên được xem là lý do tạo ra những rạn nứt nhỏ trong cuộc hôn nhân này. Bà bị nghi ngờ ghen tuông, phải hứng chịu những đồn thổi có tính xúc phạm. Sau 7 năm chung sống, bà sinh được người con trai về sau là nghệ sĩ đàn bầu Hồ Hoài Anh.[2] Tuy vậy họ đã không thể cứu vãn được hôn nhân và đã ly hôn, khiến cho nữ nghệ từng có thời gian bị rơi vào khủng hoảng tinh thần và suýt có ý định tự tử.[2]

Sau một năm ly hôn, Thanh Tâm kết hôn với một người đàn ông khác kém tuổi bà không làm trong ngành nghệ thuật. Cuộc hôn nhân này tuy không có con chung nhưng được đánh giá là "hạnh phúc".[2]

Thanh Tâm còn có một người cháu tên Lê Thuỳ Linh cũng là giảng viên đàn bầu tại Học viện Âm nhạc Quốc gia Việt Nam.[16]