Trong thời gian ở Việt Nam, Ái Vân đã hai lần lập gia đình với nghệ sĩ kịch câm Đặng Dũng và sau đó là nghệ sĩ Trần Bình vào năm 1982,[7] cô chỉ ly hôn Trần Bình sau khi đã sang Đức năm 1990.[2][6] Sau khi sang Hoa Kỳ, Ái Vân lập gia đình lần thứ ba với một kỹ sư tin học.[6] Cô có với Trần Bình một con trai và có với người chồng hiện tại một con gái.[8]

Ái Vân có hai em gái là Ái Thanh và Ái Xuân cũng hoạt động trong lĩnh vực sân khấu, và hai người anh, một người theo nghiệp cải lương và đạo diễn sân khấu, một người là họa sĩ trang trí sân khấu.