孫悅與陳露於2009年4月經男籃國手朱芳雨介紹認識，當時的陳露仍在讀大學並兼職模特。二人認識後從朋友到戀人，最終於2012年5月登記領證。不過，由於孫悅為了備戰倫敦奧運會以及2012年的全運會，二人的婚禮被迫壹拖再拖。
2013年10月20日，孫悅迎娶新娘陳露的婚禮在孫悅的老家滄州舉行。孫悅的婚禮現場巨星雲集，NBA洛杉磯湖人隊球星科比·布萊恩特更是專門為這位昔日的隊友送上新婚祝福，除了科比之外，易建聯、杜鋒、朱芳雨、王仕鵬等國家隊隊友也為孫悅送上了視頻祝福。
2014年9月2日，孫悅的妻子陳露在個人微博上曬出了剛出生的女兒的照片。