Năm 1987, Đỗ Hồng Quân kết hôn với nữ diễn viên Việt Nam Chiều Xuân (sinh năm 1967).[1] Khi kết hôn, Đỗ Hồng Quân vừa tốt nghiệp Nhạc viện Tchaikovsky (Nga) còn Chiều Xuân đang là sinh viên năm thứ hai lớp diễn viên điện ảnh. Hiện nay, Chiều Xuân đã được phong danh hiệu Nghệ sĩ ưu tú.[1]

Đỗ Hồng Quân và Chiều Xuân có hai cô con gái tên là Đỗ Thị Hồng Mi (sinh năm 1987, tốt nghiệp Đại học Ngoại ngữ, có bằng thạc sĩ ở Pháp) và Đỗ Thị Hồng Khanh (sinh năm 2004). Hồng Mi đã kết hôn và có một con trai.[1][2]