2009年,玉山铁二因拍摄电影《秃鹫》而与女演员栗山千明相恋;11月,两人的恋情被曝光。2010年,玉山铁二与栗山千明分手。2012年2月14日,玉山铁二在官网上宣布婚讯,妻子是圈外人,并且已经怀孕;8月8日,玉山铁二的长子诞生。