Trong cuốn hồi ký Hồng Sơn công chúa - Quái kiệt sân cỏ trong màu áo lính, Hồng Sơn dành một chương lớn để nói về chuyện tình với bà xã Vũ Hồng Hải. Theo đó, cơ duyên để Hồng Sơn biết đến người vợ của mình là nhờ tham gia đánh cầu lông ở trường Đại học Luật Hà Nội.
Thời điểm cuối năm 1998 đến giữa 1999, Hồng Sơn bắt đầu nghĩ đến chuyện tương lai sau khi giải nghệ. Qua tư vấn của những người anh em thân thiết, tiền vệ CLB Thể Công quyết định tham gia học tại chức tại Đại học Luật Hà Nội. Tại đây, Hồng Sơn tham gia nhóm cầu lông với các giáo viên của trường, trong đó có bố vợ sau này của anh.
"Trong lúc nói chuyện, 'bố vợ' kể là có cô con gái thế này, thế kia. Như linh tính hay sự sắp xếp của số phận, tôi nghe xong rất mê. Tôi bắt đầu lân la đến giao lưu, hỏi han 'bố' nhiều hơn rồi cuối cùng là kiếm cớ đến tìm hiểu cô con gái rượu của ông", Hồng Sơn kể.
Hồng Hải khi đó đang là sinh viên Học viện báo chí tuyên truyền. Cô xinh xắn, dáng người dong dỏng, từng đi thi sinh viên thanh lịch, sinh viên văn hóa của trường và làm mẫu ảnh cho một số báo, tạp chí. Hồng Sơn ấn tượng sâu sắc với bà xã ngay từ lần đầu gặp mặt.
Về phần mình, Hồng Hải gần như không hề biết gì về bóng đá Việt Nam. Cô chỉ nhớ một số cái tên nổi bật thời bấy giờ như Hồng Sơn, Huỳnh Đức hay Vũ Minh Hiếu nhưng lại không nhận ra Hồng Sơn "bằng xương bằng thịt" đang đứng ngay trước mặt.
Quen nhau một thời gian, khoảng năm 2001-2022, Hồng Sơn dính chấn thương gãy xương mác trong trận đấu với Công an Hà Nội. Mỗi tuần, Hồng Hải dành vài buổi lái xe chở anh đi từ nhà ở Hàng Bông đến Viện Y học cổ truyền ở Nguyễn Thái Học để làm vật lý trị liệu. Sự quan tâm, chu đáo của cô sinh viên trường báo khiến Hồng Sơn cảm kích, tình cảm lớn dần theo thời gian. Sau khoảng một năm quen biết, hai người mới chính thức yêu đương.
Thời gian đầu hẹn hò, Hồng Sơn và bạn gái phải giữ bí mật vì khi đó anh đã là ngôi sao nổi tiếng của bóng đá Việt Nam. Mỗi lần đến trường báo chí thăm người yêu, tiền vệ Thể Công phải đeo khẩu trang kín mít vì sợ người khác nhận ra, gây áp lực cho cô. Tuy nhiên, có một lần, Hồng Sơn bắt chước phim ảnh bày tỏ tình cảm công khai với Hồng Hải ngay tại trường. Anh mua 1.000 bông hồng thuê xe chở đến trường tặng Hồng Hải khiến cô bị cả trường gán cho biệt danh "bạn gái Hồng Sơn".
Cuối năm 2002, Hồng Sơn và Hồng Hải tổ chức cưới khi cô đang học năm thứ 4 đại học. Cựu tuyển thủ Việt Nam cho biết lý do cưới gấp vì bà xã khi đó đã dính bầu.
"Chuyện cưới xin với tôi đúng là định mệnh. Mối tình nào ồn ào, tưởng ai cũng biết cuối cùng chẳng ai biết. Với 'bà ấy', mọi thứ trôi đi thật bình an, giản dị, chẳng có gì đặc biệt thì đến thời khắc quyết định lại tìm được cái kết có hậu. Tôi thấy mình thật may mắn và hạnh phúc với lựa chọn của số phận. Vì ngày đó, tôi cũng 32 tuổi rồi. Chỉ thương 'bà ấy', lúc bảo vệ tốt nghiệp đại học mới có 21 tuổi, bụng to vượt mặt", Hồng Sơn nói về cái kết có hậu trong cuộc tình với vợ.
Sau khi kết hôn, Hồng Hải không đi làm mà ở nhà chăm sóc con cái, làm hậu phương cho Hồng Sơn yên tâm phấn đấu cho sự nghiệp. Vợ chồng cựu danh thủ Thể Công hiện có cuộc sống hạnh phúc bên ba con, cậu cả Nguyễn Sỹ Gia Bách, 21 tuổi, con gái lớn Nguyễn Khánh Vi, 19 tuổi và con út Nguyễn Khánh Vân 11 tuổi.
"Tôi rất cảm động trước sự hy sinh, lo toan của vợ, nhưng chưa bao giờ nói với cô ấy những lời có cánh, kiểu như 'Anh yêu em lắm' hay 'Anh yêu em nhất trên đời', vì tôi không quen kiểu lãng mạn khách sáo ấy. Tôi để vợ trong tim và chỉ có thể nói ngắn gọn về cô ấy bằng hai chữ 'Tuyệt vời'", Hồng Sơn nói về bà xã.