Từ năm 2010, Tim và ca sĩ Trương Quỳnh Anh bắt đầu quen nhau từ sau khi cùng tham gia dự án phim Bóng ma học đường. Đây là một trong những cặp đôi được xem là đẹp nhất trong giới giải trí Việt Nam.[30] Năm 2012, cả hai công khai đã có một người con trai chung.[31] Tuy đã có con trai và đã đăng ký kết hôn nhưng đến năm 2016, Tim và Trương Quỳnh Anh vẫn chưa tổ chức lễ cưới.[32] Vào nửa đầu tháng 5 năm 2017, trên các trang mạng xã hội xuất hiện tin đồn cả hai đã ly hôn. Mặc dù có những bằng chứng về việc đã hoàn tất thủ tục ly hôn,[33] nhưng việc không thừa nhận cũng như có hành động livestream và chia sẻ ảnh gia đình hạnh phúc của cả hai đã làm nhiều người khó hiểu.[34][35] Đến tháng 10 cùng năm, Trương Quỳnh Anh đã đăng tải lên trang mạng xã hội cá nhân nội dung "chính thức ly hôn", nhưng cả hai vẫn sống chung một nhà.[36] Tháng 7 năm 2018, Tim cũng chính thức xác nhận đã ly hôn.[37]