Đan Trường đến 37 tuổi mới lập gia đình với Trịnh Thuỷ Tiên (tên tiếng Anh: Windy Thuy Tien Trinh) - một thương gia người Mỹ gốc Việt sinh năm 1986. Vợ chồng anh quen nhau qua một số người. Sau gần 3 năm tìm hiểu, hai người quyết định kết hôn vào ngày 20/4/2013.[220] Trước đó, đám cưới này được tổ chức tại nhà thờ Five Wounds Portuguese National Church thuộc thành phố San Jose, tiểu bang California, Hoa Kỳ (đây là một trong hai nhà thờ Công giáo lớn nhất San Jose), được cử hành theo nghi thức Bồ Đào Nha và do cha xứ người Việt chủ trì. Sau đó một tiệc cưới sang trọng đã diễn ra với chi phí khoảng 145.000 USD, sự kiện này đã gây chú ý lớn trong showbiz Việt thời gian đó.[221]

Con trai của họ sinh vào cuối tháng 2 năm 2017, và được đặt tên là Mathis Thiên Từ.[222]

Trên trang cá nhân, vợ Đan Trường đã từng chia sẻ hình ảnh con trai đầu lòng và căn biệt thự xa hoa của gia đình tại San Jose, bang California (Mỹ).[223]