Mühe hadde to sønner fra sitt første ekteskap med dramaturgen Annegret Hahn (født 1951)[2]. I sitt andre ekteskap var Ulrich Mühe gift med skuespillerinnen Jenny Gröllmann (1947-2006) fra 1984 til 1990, som han møtte mens han filmet . Fra dette ekteskapet kom en datter, skuespillerinnen Anna Maria Mühe (født 1985).