Олеся Железняк состоит в браке с актером Спартаком Сумченко. Несмотря на то, что они вместе уже много лет, в одном из интервью актриса призналась, что все равно продолжает его ревновать. В браке с Сумченко Железняк родила четверых детей: Савелия, Агафью, Прохора и Фому. Старший наследник решил пойти по стопам родителей и тоже стать актером. Однако отец не поддержал идею сына и даже пригрозил, что наложит на себя руки.
Тем не менее, Савелий поступил в Щукинское училище. Родители помогли ему подготовиться. "Хотя Спартак сначала сказал, что покончит с собой, если Савелий пойдет в артисты, что сделает с собой что-то нехорошее, недоброе. Я злилась: "Спартак, так нельзя говорить! Речь все-таки о нашем сыне!" - рассказала Железняк в программе "Кино в деталях".
Несмотря на то, что Олесе в основном достаются комедийные роли, в жизни актриса отличается непростым характером. Железняк считает, что у ее мужа есть основания утверждать, что она "не очень приятный человек". Особая пытка для нее делать уроки с младшим сыном.
"Я начинаю орать на второй минуте. Я сажусь хорошей женщиной, доброй феей. Потом превращаюсь в чудовище. Однажды мы сидели с Фомой и делали русский язык четыре часа, потом я заорала. Думала, у меня выпадут глаза из орбит. Сын мой вздрогнул… Потом полночи целовала ему ноги. Говорила: "Прости меня, я плохая мать", - рассказала актриса.