Ông Đinh La Thăng và vợ có hai con gái.[7][81] Con gái ông, cô Đinh Hương Ly (sinh năm 1984) là cựu học sinh chuyên Anh THPT Hà Nội - Amsterdam (khóa 1999–2002), đạt giải Ba Tiếng Anh Quốc gia và được tuyển thẳng vào Đại học Ngoại thương. Cô nhận học bổng toàn phần và tốt nghiệp Đại học Connecticut (Mỹ).[82] Từ 2006 làm cho Morgan Stanley (vị trí cao nhất là Vice President) tại các trụ sở ở New York, London, Singapore. Năm 2009, tiếp tục làm cho tập đoàn tài chính Morgan Stanley tại Việt Nam. Morgan Stanley là một ngân hàng đầu tư của Mỹ mà Đinh La Thăng có mối quan hệ chặt chẽ khi ông làm Chủ tịch Hội đồng quản trị Tập đoàn Dầu khí Việt Nam. Năm 2014, cô nghỉ làm để sinh con thứ 2 và trở thành thành viên HĐQT Tổ chức giáo dục IEG.

Ông Thăng là người giám sát việc bán 10% cổ phần tại Tổng công ty Cổ phần Tài chính Dầu khí (PVFC) thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam cho Morgan Stanley với giá 217 triệu USD vào năm 2007.[83][84]