Ο 42χρονος τραγουδιστής είναι παντρεμένος από το 2007 με τη Σοφία Μοσχοπούλου, με την οποία έχουν αποκτήσει τρεις κόρες. Πρόσφατα, ο Θάνος Πετρέλης μοιράστηκε με τους followers του στο Instagram ένα βίντεο της μικρότερης κόρης του, Ζένιας.
Το κοριτσάκι, όπως και οι άλλες δύο κόρες του τραγουδιστή, είναι πανέμορφο και μοιάζει πολύ με τον μπαμπά του.