Nunca quiso dar pena por las circunstancias de su niñez, marcada por unos padres biológicos ausentes y, finalmente, adoptado. No eran unas declaraciones recurrentes, pero hablaba de ello con naturalidad y honestidad. Le marcó durante su infancia y adolescencia, pero supo cerrar la herida al buscar sus orígenes.
Liotta, que falleció mientras dormía este jueves a los 67 años, no tuvo una infancia privilegiada; al revés, era un chico de barrio nacido en Newark, New Jersey, conocida por "la ciudad de los ladrillos". Sus padres biológicos estaban solteros y no sabían cómo hacerse cargo de él. Así, terminó en un orfanato, hasta que a los cinco meses fue adoptado por Alfred Liotta, un humilde empresario y su esposa, Mary Edgar. Su padre adoptivo era un inmigrante italiano de segunda generación, mientras que su madre era de ascendencia escocesa. Ray contó en varias entrevistas que uno de sus primeros recuerdos de su infancia es haber ayudado a sus nuevos padres a elegir a su hermana, Linda. Como él, procedía de un orfanato.
Nunca le ocultaron la verdad y, en vez de pasar página, este chico obstinado buscó a su madre biológica. La encontró y recuerda que "descubrí que no tengo un hermano gemelo, pero sí un hermanastro y cinco hermanastras y una hermana biológica".
Durante el rodaje de Uno de los nuestros (1990), Liotta recibió la noticia de que su madre adoptiva había muerto. El rodaje de la película fue una terapia para él, ya que focalizó la tristeza y la frustración de su pérdida para interpretar muchas de las escenas.
En 1997 se casó con Michelle Grace, de la que se divorció en 2004. Fruto de su relación, en 1998 nació la única hija del actor, Karsen Liotta, que también se dedica a la interpretación. Trabajó con su padre en la serie Shades of Blue.
En la actualidad, mantenía una relación desde hace años con Jacy Nittolo, con la que se comprometió en diciembre de 2020. La mujer tiene cuatro hijos.