汤唯出身于杭州一个书香门第。父亲汤余铭是知名画家,母亲施西凤年轻时也曾是演员。汤余铭平时经常云游四海,工作虽然很忙,但时刻不放松绘画练功,坚持每天用休息时间写生创作。父亲对绘画一丝不苟的敬业追求和淡泊名利的态度,对汤唯产生了潜移默化的影响2014年7月2日,汤唯与《晚秋》导演金泰勇订婚,并将在2014年晚秋时节举办婚礼。具体的婚礼地点,还将与双方家庭协商后确定。2014年8月19日下午,汤唯金泰勇婚纱照曝光,公司在微博宣布,两人日前在双方父母与家人的见证之下,正式结为夫妻。汤唯经纪人代表她表示婚后不会加入韩国国籍,“过去、现在、将来都是中国国籍”。2016年2月26日,汤唯自己在个人社交平台宣布怀孕,孩子猴年将出生性别未知。