仕事に対して極めてストイックな玉山鉄二ですが、私生活においては温厚で堅実な家庭人としての顔を持っています。
2012年2月14日のバレンタインデーに、かねて交際していた一般女性との入籍を発表。結婚発表時、お相手について「飾らない自然体な人柄に惹かれた」と明かしており、派手な交友関係が取り沙汰されがちな芸能界において、極めて落ち着いた私生活を築いてきました。
同年8月には第1子となる長男が誕生し、2017年には第2子となる長女が誕生。現在は一男一女の父親として子育てに励んでいます。撮影の合間には家族と過ごす時間を最優先にし、子供の学校行事や日常生活にも積極的に関わっていることが伝えられています。
公私をきっちりと分け、家族のプライバシーを徹底して守り抜く姿勢は、彼が俳優業に腰を据えて打ち込める最大の基盤となっています。家族を支える責任感が、演じる役柄の深みや包容力へと直結していることは間違いありません。