Gianluca Vialli ha conosciuto la moglie, Cathryn White-Cooper, quando giocava al Chelsea e l'ha sposata nel 2003. Di lei ha sempre parlato poco ma l'ha definita più volte il grande amore della sua vita.
Dalla loro unione sono nate due figlie, Olivia e Sofia. Innamorate del padre, e lui di loro, sono molto discrete sui social. Durante il periodo della malattia hanno aiutato il padre "a disegnare le sopracciglia". Le ragazze sono nate e cresciute a Londra, dove vivono e studiano.
Di Cathryn Vialli si è sempre saputo poco. Faceva l'arredatrice d'interni, è di origine sudafricana (e spesso con Gianluca e le figlie andava lì in vacanza) e ha una sorella gemella.
