堂姐是一名职业模特，少年时期曾获得美国少年全美网球双打冠军，武藤嘉纪的惯用脚为右脚，但惯用手为左手。2015年7月3日，武藤嘉纪宣布与职业为空姐的女友结婚，两人在大学时期为同级校友。武藤嘉纪的岳父是现任日本众议院议员，曾在鸠山由纪夫内阁时期担任日本总务副大臣。2016年4月25日，武藤嘉纪的第一个女儿诞生。