Trần Hiếu là anh cả trong một gia đình nghệ sĩ nổi tiếng. Em trai ông là nhạc sĩ Trần Tiến. Ông đã kết hôn 3 lần. Người vợ đầu tiên là nhà giáo ưu tú Vũ Thúy Huyền, cũng là một ca sĩ và là giảng viên của Nhạc viện Hà Nội. Ông có hai người con, một trai một gái – Trần Thu Hà là cô con gái út. Bà đã mất năm 1991, khi Trần Thu Hà 14 tuổi. Người vợ thứ hai là Trần Thị Minh Huệ – một học trò của bà Vũ Thúy Huyền[1]. Hai người đã li hôn vào năm 2005. Năm 2006, ông cưới người vợ thứ 3 là Minh Ngà[2].