Nhạc sĩ Phú Quang có 3 đời vợ là nghệ sĩ Kim Chung, NSƯT Hồng Nhung, và bà Anh Thư kém nhạc sĩ Phú Quang hơn 20 tuổi. Ông có 4 người con là giảng viên piano Trinh Hương, Giáng Hương, Phú Vương — tốt nghiệp ngành thiết kế đồ họa ở Singapore và cô út là con riêng của vợ 3.
Chia sẻ về con gái riêng của vợ 3, nhạc sĩ Phú Quang từng nói rằng, vào thời điểm cô bé chưa sang Anh du học, ông vẫn thường đưa đón con đi học. Nhạc sĩ tâm sự, bản thân nghĩ cho đi điều gì sẽ nhận lại cái ấy. Ông vẫn thương và chưa từng nghĩ con gái riêng không phải ruột thịt của mình.
Lúc sinh thời, ông cho biết, con gái riêng của vợ 3 sống rất tình cảm, hay trò chuyện, tâm sự. Khi sang Anh du học, cô bé biết mua quà đến thăm nhà bạn bè của bố. Bạn bè nhạc sĩ đều khen cô bé chu đáo, ngoan ngoãn, đó là điều khiến ông tự hào.
Nhạc sĩ Phú Quang và người vợ thứ 3 biết nhau thông qua một người bạn. Thời điểm đó, bà Anh Thư không nghĩ mình hợp với một nghệ sĩ, đặc biệt là người nổi tiếng fan hâm mộ vây quanh như nhạc sĩ Phú Quang. Trong mắt bà, nghệ sĩ thường có đời sống phong trần tự do, nên bà e ngại.
Quen biết nhau, nhưng một năm sau bà mới nhận lời đi xem đêm nhạc Phú Quang. Tận mắt thấy nhạc sĩ Phú Quang cống hiến cho nghệ thuật cùng sự chuyên nghiệp trong công việc, chị mới hiểu tại sao nhạc sĩ Phú Quang được mọi người nể phục, yêu thương nhiều đến thế.
Từ những ngày đầu đến với nhau, nhạc sĩ Phú Quang và vợ đã trải qua biết bao nhiêu thăng trầm của cuộc sống. Nhạc sĩ Phú Quang vốn không được khỏe như mọi người thấy trên sân khấu. Bản thân vợ ông rất phục nghị lực vượt qua bệnh tật của chồng.
Có lần vừa xong đêm nhạc tại TP Hồ Chí Minh, nhạc sĩ Phú Quang bị tai biến phải vào Bệnh viện Chợ Rẫy nằm một tháng, sau đó vợ chồng đi tàu về Hà Nội, không đi máy bay vì sợ nhạc sĩ Phú Quang không chịu nổi.
Nhạc sĩ Phú Quang mắc bệnh tiểu đường 30 năm qua. Sức khỏe ông suy yếu trong vài năm trở lại đây. Dẫu vậy niềm đam mê âm nhạc vẫn luôn cháy trong ông. Ông vẫn miệt mài làm việc, tổ chức live show trong sự yêu mến, kính phục của khán giả yêu nhạc. Bởi vậy, nhiều đồng nghiệp, bạn bè đều không giấu nổi bàng hoàng khi hay tin dữ về sự ra đi của nhạc sĩ Phú Quang.