L'11 marzo 2016 conferma di essere in una relazione con l'attrice Ku Hye-sun, conosciuta sul set del serial Blood, sin dall'aprile 2015.[2] La coppia registra ufficialmente il loro matrimonio al Distretto di Gangnam il 20 maggio 2016, per poi sposarsi il 21 maggio 2016.[3] In seguito hanno effettuato una donazione al reparto di pediatria del Severance Hospital di Sinchon-dong, uno dei più vecchi ospedali della Corea.[4] Successivamente la coppia apparve nel reality show Newlywed Diary prodotto da Na Young-seok, che mostrava la loro vita matrimoniale.[5] Nell'agosto 2019 è stato riferito che Ahn Jae-hyun ha chiesto il divorzio.[6][7] La coppia ha ufficialmente divorziato nel luglio 2020.[8]