Trần Nguyên Hãn có 3 vợ. Với 2 vợ đầu, ông có ba con trai. Lê Quý Đôn chép trong Lê triều thông sử rằng ông bị bắt về kinh sư cùng người vợ thứ ba và người con nhỏ mới sinh (hài đồng tử). Sau khi ông chết, Lê Lợi cho bắt hai mẹ con bà này về kinh quản thúc, gia sản của Trần Nguyên Hãn bị tịch thu. Con cháu ông không có ai bị giết.

Theo gia phả các chi họ ở xã Sơn Đông, huyện Lập Thạch, tỉnh Vĩnh Phúc,[28] thì Trần Nguyên Hãn có ba vợ, hai người vợ đầu là:

• Bà cả (không ghi tên) người làng Cao Phong, xã Văn Quán.[29] Ông bà sinh hạ được một con trai là Trần Doãn Hữu, tự là Trung Khang. Trước khi ông Trần Nguyên Hãn xuống thuyền về kinh (theo lệnh triệu hồi của Lê Lợi), ông cho mẹ con bà chạy trốn vào rừng Thần; sau trở lại Sơn Đông.
• Vợ thứ hai là bà Lê Thị Tuyển.[30] Ông bà sinh hạ hai con trai là Trần Trung Khoản và Trần Đăng Huy, tự là Trung Lương. Khi Trần Nguyên Hãn xuống thuyền về kinh, ông cho ba mẹ con bà Tuyển chạy trốn sang làng Kẻ Nú, phủ Tam Đới huyện Phù Khang, trấn Tây Sơn. Sau người con lớn Trần Trung Khoản tiếp tục bỏ đi và đổi ra họ Quách.[31] và Trần Đăng Huy đổi sang họ Đào.