Vợ Trần Tuấn Anh là người mẫu Trần Thủy Hương, sinh năm 1964.[15] Trước khi kết hôn với Trần Tuấn Anh thì Thủy Hương đã từng kết hôn và có hai con một gái một trai.[16] Trần Thủy Hương tốt nghiệp đại học, từng là cô giáo dạy Văn sáu năm ở Trường Cao đẳng Sư phạm Tuyên Quang, sau đó nghỉ việc do cắt giảm biên chế vào năm 1987. Sau một thời gian phụ giúp gia đình người chồng đầu tiên bán phở ở thị xã Tuyên Quang,[17] và mở hiệu cắt tóc,[18] Thủy Hương và chồng li hôn.[19] Thủy Hương cùng con gái mình vào Thành phố Hồ Chí Minh (quê cha ruột của Thủy Hương)[17] và chuyển qua làm nghề người mẫu ở Nhà hát Hòa Bình. Năm 2001, Thủy Hương thành lập công ty Đại Bảo Xuân.[20] Năm 2012, Thủy Hương kết hôn với Trần Tuấn Anh. Năm 2016, Trần Tuấn Anh có một con trai chung với Thủy Hương.[16][21][22][15] Thủy Hương từng tham gia đóng phim.[20]