В 1989 году Валерий Меладзе начал встречаться с Ириной Малухиной. В середине 90-х годов пара поженилась. 5 октября 2013 года, после почти 20 лет брака, Валерий и Ирина расстались. В браке они воспитали троих дочерей - Ингу (родилась 7 февраля 1991 года), Софью (18 мая 1999) и Арину (7 декабря 2002).

21 января 2014 года Валерий и Ирина развелись официально. По решению суда, дочери София и Арина будут проживать вместе с матерью.

26 февраля 2004 года у Валерия родился сын Константин от солистки группы ВИА Гра Альбины Джанабаевой.

В марте 2014 года стало известно, что Валерий и Альбина ждут рождения второго сына.