김재원의 아내는 유명 광고회사 커뮤니케이션 대표의 딸 박서연이며, 광고회사의 매니저이기도 하다. 김재원과 동갑내기인 두 사람은 어릴 때부터 알고 지내온 소꿉친구라고 할 수 있다.
김재원은 지난 2012년 10월 로맨틱 드라마 '메이퀸'을 촬영하면서 박서연과의 열애를 인정했다.
2013년 6월 28일 오후 라움 강당에서 진행된 결혼식 전 기자간담회에 김재원은 혼자 참석했고, 임신 3개월차였다. 결혼식은 그날 저녁에 비공개로 진행되었습니다.
2013년 12월 말, 김재원은 아들을 낳고 아빠가 됐다.