De 2013 à 2018, il est l'époux de Katerina Tikhonova, l'une des deux filles de Vladimir Poutine[2]. Selon Reuters, le couple avait une fortune estimée à plus de deux milliards de dollars, avec notamment des investissements dans des usines pétrochimiques[3],[4]. Selon Bloomberg News, Katerina Tikhonova a obtenu près de 40 % de la fortune de Kirill Chamalov, soit 600 millions de dollars, lors de leur divorce[2].