華やかな芸能界にいながら、玉山鉄二はスキャンダルとは無縁の私生活を送っていることでも知られています。2012年に一般女性との結婚を発表し、同年8月に第1子となる長男が誕生。さらに2016年には第2子となる長女が誕生し、現在は一男一女の父として家庭を何よりも大切にしています。
取材関係者の間でも、彼の子煩悩ぶりや家族思いな一面は有名です。多忙な撮影スケジュールの合間を縫って子どもの学校行事や送り迎えに参加するなど、家庭内では飾らない父親としての役割を全うしています。かつてインタビューでも「家族の存在が仕事に対する最大のモチベーション」と語っていた通り、私生活の安定と充実が、スクリーンでの深みのある表現を支える大きな原動力となっています。