ธนาตรัยฉัตร คบหาดูใจกับ เจมส์ กณิการ์ ภูศรี แฟนสาวนอกวงการรองอันดับหนึ่งมิสแกรนด์ไทยแลนด์ สมรสกันแล้ว เมื่อ วันเสาร์ ที่ 14 มกราคม พ.ศ. 2560 โดยช่วงเช้ามีพิธีสู่ขอพร้อมพิธีหมั้นตามแบบไทย-จีน และพิธีฉลองมงคลสมรสจัดที่ โรงแรม Bangkok Marriott Marquis Queen's Park ปัจจุบันมีลูกชายและลูกสาวด้วยกัน 2 คนคือ

1.กรจิรัฏฐ์ ภูโชคอนันต์ ชื่อเล่น:น้องสเปซ เกิดเมื่อวันที่ 20 ธันวาคม พ.ศ. 2561

2.เฌอษิจันทร์ ภูโชคอนันต์ ชื่อเล่น:น้องสเตลล่า เกิดเมื่อวันที่ 16 เมษายน พ.ศ. 2564