Dù con trai còn khá nhỏ nhưng Hoa hậu Diễm Hương đã sớm tuyển con dâu. Cô cho biết đã chuẩn bị sính lễ cho nàng dâu từ bây giờ: "Gửi con dâu tương lai của mẹ. Sính lễ tặng con mẹ đã chuẩn bị: 1 chiếc vương miện 50000 USD (khoảng 1,2 tỷ đồng).... 606 viên đá quý: kim cương và thạch anh tím". Điều kiện mà Diễm Hương muốn con dâu làm rất đơn giản: "Mong con sớm đến dẫn chồng con đi rồi giảm cân cho nó".
Diễm Hương đăng quang Hoa hậu Thế giới người Việt năm 2010. Cô đại diện Việt Nam thi Miss Earth 2010 và lọt Top 14. Cô cũng góp mặt tại cuộc thi Miss Universe 2012 ở Mỹ. Người đẹp từng bí mật kết hôn với một đại gia bất động sản vào năm 2011 và ly hôn năm 2012.
Sau đó, cô bị cảnh cáo về hành vi nói sai tình trạng hôn nhân để tham gia Miss Universe 2012. Năm 2015, cô kết hôn lần hai và có một con trai. Một vài năm trở lại xuất hiện nhiều tin đồn cô và người chồng thứ hai đã đường ai nấy đi, nhưng người đẹp luôn im lặng trước những thông tin trên.
Diễm Hương từng chia sẻ về những khó khăn trong việc nuôi con. Người đẹp tiết lộ cô trầm cảm suốt 10 năm qua.“Trước đây, tính tôi rất thẳng thắn. Tôi tư duy phụ nữ phải độc lập. Sau một quá trình tôi nhận ra mình sinh ra là phụ nữ, lại may mắn trở thành hoa hậu, vậy cứ cố để thành đàn ông làm gì. Sau này, tôi tập đi nhẹ nhàng và bớt nóng tính. Từ đó, tôi điềm tĩnh hơn và tình yêu không còn phiến diện nữa” , hoa hậu chia sẻ.
Diễm Hương nói thêm: “Nhiều khi tôi đứng dưới vòi sen để không ai thấy tôi khóc. Tôi có chứng bệnh trầm cảm . Tôi cố tỏ ra hài hước để giúp bản thân vượt qua căn bệnh. Tôi trải qua quá trình điều trị kéo dài 10 năm. Cách tốt cho người trầm cảm là chúng ta phải tự vượt qua, từ trong sâu thẳm bản thân”.