Năm 2013, >Thanh Bùi kết hôn với Trương Huệ Vân - cô gái sinh năm 1988, là tiểu thư trong gia đình giàu có chuyên kinh doanh >bất động sản, trung tâm thương mại, chuỗi nhà hàng - khách sạn, khu nghỉ dưỡng nổi tiếng. Trước khi về chung nhà, cặp đôi đã bên nhau 4 năm nhưng rất kín tiếng.

Tại thời điểm công khai yêu nhau và sự kiện Thanh Bùi kết hôn với người vợ doanh nhân giàu có đã trở thành đề tài bàn tán của dư luận trong một khoảng thời gian dài, mọi người ví Thanh Bùi như "chuột sa chĩnh gạo" vì lấy được vợ có gia thế "khủng". Nhưng với thời gian trải qua cùng nhau, anh đã chứng minh được tình yêu thật sự, không mưu lợi với người vợ doanh nhân xinh đẹp.

Đến năm 2016, vợ chồng Thanh Bùi chào đón 2 bé trai sinh đôi, lần lượt lấy tên Kiến An và Khải An. Sau khi sinh, Huệ Vân ngày càng mặn mà, điềm đạm. 

Thanh Bùi từng tự hào khoe: "Sự nhẫn nại của Vân vĩ đại lắm. Mình đi làm về nhà nghe mấy đứa nhỏ kêu la, nhiều lúc muốn điên luôn nhưng Vân thì khác, dịu dàng dỗ con, ru con ngủ. Điều đó khiến tôi cảm phục Vân vô cùng''.

Qua lời kể của Thanh Bùi, Huệ Vân là một người vợ tâm lý, hiểu chuyện và mang rất nhiều phẩm chất của người phụ nữ Việt Nam truyền thống, nam nhạc sĩ không giấu được niềm hạnh phúc, tự hào mỗi lần nhắc đến vợ. Anh nhiều lần khẳng định: "Tôi lãi lớn khi kết hôn".

Dù hiếm khi nói về vợ trước truyền thông, cũng như không thường xuyên công khai ảnh chụp cùng nhau. Tuy nhiên, đã có lần Thanh Bùi dành những lời khen có cánh cho người bạn đời: "Chưa bao giờ tôi thấy người có trái tim đẹp như Vân và chắc sẽ không bao giờ có người thứ hai. Lần gặp đầu tiên ấy, tôi bắt tay Vân mà không muốn buông ra". 

Sau đám cưới, Huệ Vân tiếp tục công việc quản lý khách sạn, Thanh Bùi chuyển hướng sang đào tạo và hạn chế công việc của một ca sĩ. Người phụ nữ tài giỏi và kín tiếng không yêu cầu chồng thay đổi gì mà để anh tự do phát triển sự nghiệp như mong muốn. Khi Thanh Bùi mở trường đào tạo >âm nhạc, Trương Huệ Vân còn cùng mọi người dọn dẹp, sắp xếp phòng dạy hát cho chồng. Những điều cô làm đã khiến chồng cảm động, bật khóc cảm ơn vợ trong dịp kỉ niệm 5 năm ngày thành lập trường.

Thanh Bùi từng tâm sự, anh không chỉ tìm được sự đồng cảm với bà xã trong âm nhạc mà còn tìm thấy sự đồng điệu trong quan điểm sống. Khi cùng bàn công việc hai vợ chồng đều luôn đón bắt được suy nghĩ của nhau.

Theo anh, để giữ hạnh phúc gia đình khi cả vợ và chồng đều bận rộn với công việc không gì khác là sự tôn trọng dành cho nhau. Sự tôn trọng đó thể hiện qua những hành động nhỏ như chưa giải tỏa được sự tiêu cực, bực bội thì chưa về nhà. Thanh Bùi quan niệm khi về nhà là mang theo sự vui vẻ, thoải mái và đầy năng lượng cho vợ con.