• Cha: Luật sư Trần Văn Chương, đại sứ Việt Nam Cộng hòa tại Hoa Kỳ
• Chú: Trần Văn Đỗ
• Em: Trần Văn Khiêm
• Chồng: Ngô Đình Nhu, cố vấn tối cao của Tổng thống.

Các con:

• Ngô Đình Lệ Thủy, trưởng nữ,[38] đã tử nạn trong một tai nạn ô tô vào tháng 4 năm 1967 ở Longjumeau, Pháp.[39]
• Ngô Đình Trác, tốt nghiệp kỹ sư canh nông, 55 tuổi (2007), lấy vợ người Ý, có bốn con (3 trai, 1 gái).
• Ngô Đình Quỳnh, tốt nghiệp ESSEC (Trường Kinh tế và Thương mại Pháp), hiện làm cho một công ty Mỹ tại Bruxelles, Bỉ.
• Ngô Đình Lệ Quyên, tiến sĩ Luật Đại học Roma. Bà có chồng là người Ý, con trai (2007) mang họ mẹ trên giấy tờ là Ngô Đình Sơn. Bà mất vì tai nạn giao thông tại Rome ngày 16 tháng 4 năm 2012.[40]

Như vậy, phần lớn người thân của Trần Lệ Xuân đều có kết cục bi thảm:

• Chồng bà và anh chồng là Ngô Đình Diệm bị quân đảo chính bắn chết. Trần Lệ Xuân do phải lưu vong nên cả mộ của chồng cũng không đến thăm được.
• Người con gái đầu mà bà gắn bó nhất, Ngô Đình Lệ Thủy, sớm qua đời vào năm 1967 trong một tai nạn xe hơi.
• Năm 1986, cha mẹ bà được phát hiện bị bóp cổ đến chết tại ngôi nhà ở Washington. Nghiệt ngã hơn, hung thủ chính là người em trai Trần Văn Khiêm của bà. Ông Khiêm bị truy tố tội giết cha mẹ với động cơ tranh chấp quyền thừa kế, nhưng được miễn án vì bị phát hiện mắc chứng tâm thần, ông khẳng định trước tòa án rằng những kẻ theo chủ nghĩa Do Thái phục quốc đã giết cha mẹ ông ta, theo New York Times.
• Ngày 16/4/2012, người con gái út Ngô Đình Lệ Quyên đã thiệt mạng trong một tai nạn giao thông tại Roma.[20]

Số phận bi thảm của những người thân đã tạo ra nỗi đau tâm lý giày vò Trần Lệ Xuân suốt những năm lưu vong. Nhiều người tin rằng đó chính là "quả báo nhãn tiền" cho những hành động hủy báng đạo Phật mà bà đã gây ra.