Bố cô là giảng viên Trường Đại học Khoa học tự nhiên, mẹ là bác sĩ, còn anh trai, chị gái của Thiên Lý đã tốt nghiệp ngành Y và kiến trúc tại Mỹ. Không chỉ là gia đình trí thức, bố mẹ cô khi đó còn sở hữu một thương hiệu nhà hàng nổi tiếng tại quận Bình Thạnh, TPHCM.