Nhạc sĩ Trần Kiết Tường lập gia đình với bà Trần Tố Linh (1925-2008), một Việt kiều Campuchia và là một thợ may áo bà ba. Hai người gặp nhau và kết hôn lúc nhạc sĩ qua Campuchia dạy học. Khi nhạc sĩ Trần Kiết Tường tập kết ra Bắc, bà Trần Tố Linh và các con ở lại miền Nam. Tuy nhiên đến năm 1957 bà cùng các con rời miền Nam sang Campuchia nhằm tìm đường ra Bắc, và nhân dịp chính Việt Nam Dân chủ Cộng hòa thiết lập quan hệ ngoại giao với Campuchia (1958), bà Tố Linh cùng 12 phụ nữ đồng cảnh ngộ được đưa từ thủ đô Phnôm Pênh sang Hà Nội để đoàn tụ gia đình.

Nhạc sĩ Trần Kiết Tường và bà Trần Tố Linh có với nhau hai mặt con. Người con gái đầu là bà Trần Thanh Thảo, giảng viên môn dương cầm của Nhạc viện Thành phố Hồ Chí Minh và là mẹ của nghệ sĩ dương cầm Huệ Hương.[1] Người con trai là ca sĩ Trần Thanh Bình.