陈思诚的妻子是 佟丽娅。两人在2012年3月17日在湖南卫视的综艺节目《快乐大本营》中公开了恋情。2014年1月16日，他们在风景如画的大溪地举行了婚礼。婚后，他们育有一子，佟丽娅在2015年10月21日透露自己已怀孕。2016年1月30日，她在微博上分享了与宝宝和丈夫的牵手照，正式公布了怀孕的喜讯。

陈思诚和佟丽娅因共同出演电视剧《北京爱情故事》而结缘，这部剧集的成功也为他们的爱情增添了光彩。婚后，佟丽娅为了家庭，逐渐减少了工作，将重心放在了家庭生活上。尽管陈思诚在婚姻期间曾传出与其他女性的绯闻，但两人最终选择了和平分手，并于2021年宣布离婚。尽管如此，他们在公开场合依然保持着友好的关系，并共同抚养孩子。