2013 yılında ENBE Orkestrası solistlerinden Burcu Özsoy ile evlenen Cem Tatlıtuğ, 2015'te baba olmuştu. Oyuncu menajerliği de yapan Tatlıtuğ'un 'şiddetli geçimsizlik' nedeniyle eşine boşanma davası açtı.
Bu haberler üzerine Cem Tatlıtuğ ise 3 senedir devam eden evliliğinde bir problem olmadığını, çıkan haberlerin asılsız olduğunu belirtti.
Çift, 25 Nisan 2013'te Beşiktaş Evlendirme Dairesi'nde kıyılan nikahla dünya evine girmişti. Aynı akşam nikahın kutlama partisini Boğaz'da bir teknede yapmışlardı. 2015 yazında da bir erkek çocukları olmuştu.