Nhà giáo nhân dân (NGND) Thái Thị Liên trải qua 2 cuộc hôn nhân. Bà có 3 người con: GS.NSND Trần Thu Hà, nguyên Giám đốc Học viện Âm nhạc Quốc gia Việt Nam; kiến trúc sư Trần Thanh Bình và NSND Đặng Thái Sơn. Đã 2 năm kể từ khi bà qua đời (ngày 31/1/2023), hình ảnh của bà vẫn còn nguyên vẹn trong ký ức của các con.