Владимир Потанин был женат на Наталье Николаевне Потаниной, у супругов трое детей - сыновья Иван и Василия и дочь Анастасия.

В 2010 году объявил, что намерен передать своё состояние на благотворительность, а не оставлять его наследникам.

Владимир и Наталья официально развелись в феврале 2014 года.

В октябре 2014 года стало известно, что летом Потанин женился во второй раз. Жена — Екатерина, с которой бизнесмена длительное время связывали личные отношения. В новом браке у Потанина уже есть трёхлетняя дочь Варвара.