Tô Ân Xô là con trưởng của nhà báo Tô Ân và bà Nguyễn Thị Thanh. Tô Ân từng là Trưởng phòng Biên tập Quân sự (nay là Phòng biên tập Quốc phòng – An ninh), Báo Quân đội nhân dân. Còn bà Nguyễn Thị Thanh sinh ngày 25 tháng 5 năm 1934, quê quán tại thôn Duệ Đông, thị trấn Lim, huyện Tiên Du, tỉnh Bắc Ninh, nguyên giáo viên trường cấp I – II Nội Duệ, Tiên Du, Bắc Ninh, đảng viên Đảng Cộng sản Việt Nam, mất ngày 9 tháng 5 năm 2018.[4] Đầu năm 1972, trên đường sang Lào đưa tin chiến trường, trung tá Tô Ân trúng bom của Không lực Hoa Kỳ ở khu vực sân bay Dừa, thuộc địa phận huyện Anh Sơn, tỉnh Nghệ An và tử nạn, được phong liệt sĩ. Tô Ân Xô có em gái là Trung tá Tô Thanh Lan, cán bộ Phòng Bảo vệ Chính trị 1, Công an thành phố Hà Nội.[5]