据悉，张嘉译的前妻叫杜珺，也是演员，两人是在张嘉译出道早期结婚的，张嘉译和杜珺合作过《澳门儿女》和《帕米尔医生》。张嘉译不愿意过多提起这位前妻，只表示当时自己太年轻，尚不成熟，两人在结婚后不久就离婚了。离婚之后，杜珺退出了娱乐圈，而张嘉译则选择继续打拼。
2004年，张嘉译与王海燕合作了《国家使命》，两人在合作过程中产生了感情。王海燕当时已是飞天奖、金鹰奖等多料影后，张嘉译顶着“吃软饭”的压力，成功获得了王海燕的芳心，最终两人在2008年迈入了婚姻的殿堂，并在2010年有了一个女儿。
由于这都是两人的第二段婚姻，因此两人对这段婚姻都非常用心，张嘉译更是对妻子宠爱有加，王海燕为了家庭选择了减少工作量。