Ông là con trai thứ 2 trong gia đình có bốn anh em trai Vinh, Quang, Sáng, Tỏ, và hai chị/em gái. Em trai của ông là Trung tướng Trần Quốc Tỏ nguyên Phó Tổng cục trưởng Tổng cục Cảnh sát phòng, chống tội phạm, Phó thủ trưởng cơ quan Cảnh sát điều tra, Bộ Công an, từ năm 2016-2020 là Bí thư Tỉnh ủy Thái Nguyên, nay là Thứ trưởng Bộ Công an[76]

Ông lập gia đình với bà Nguyễn Thị Hiền.[77] Con lớn của ông là Trần Quân, hiện đang đảm nhiệm chức vụ Chánh Văn phòng Bộ Tài chính.[78]