Tóc Tiên bắt đầu mối quan hệ tình cảm của mình với cầu thủ bóng rổ Chong Paul từ tháng 12 năm 2007. Cả hai gặp nhau lần đầu tiên tại buổi giao lưu với các ngôi sao thể thao ở trường Trung học Phổ thông Marie Curie. Dù cách nhau đến 9 tuổi, nhưng mối quan hệ của cả hai vẫn nhận được sự chấp thuận từ gia đình Tóc Tiên.[16] Đến tháng 7 năm 2013, Tóc Tiên xác nhận cả hai đã chia tay.[17]

Ngày 20 Tháng 2 năm 2020, cô bí mật kết hôn với nhà sản xuất âm nhạc Touliver tại biệt thự riêng ở Đà Lạt và cả hai đã có một đám cưới đầy viên mãn.