Mẹ của Basileios không rõ họ tên nhưng cha của ông chính là:

• Bardas/Konstantinos xứ Makedonia.

Basileios I có với người vợ đầu tiên Maria mấy người con gồm:

• Bardas.
• Anastasia, sau gả cho tướng Christopher.
• Konstantinos (khoảng 865 – 3 tháng 9, 879), đồng hoàng đế cùng Basileios từ ngày 6 tháng 1 năm 868 cho tới khi mất. Theo George Alexandrovič Ostrogorsky, Konstantinos được hứa hôn với Ermengard xứ Provence, con gái của Hoàng đế La Mã Thần thánh Louis II và Engelberga vào năm 869. Việc đính ước đã bị hủy bỏ vào năm 871 khi mối quan hệ giữa Basileios và Louis trở nên rạn nứt.

Basileios I có với người vợ thứ hai là Eudokia Ingerina mấy người con gồm:

• Leon VI, kế thừa ngôi vị hoàng đế Đông La Mã và có thể thực sự là con trai của Mikhael III.
• Stephenos I, Thượng phụ Constantinopolis, cũng có thể là một đứa con của Mikhael III.
• Alexandros, kế thừa ngôi vị hoàng đế Đông La Mã vào năm 912.
• Anna Porphyrogenita, một nữ tu tại tu viện St. Euphemia ở Petrion.
• Helena Porphyrogenita, một nữ tu tại tu viện St. Euphemia ở Petrion.
• Maria Porphyrogenita, mẹ của các nữ tu tại tu viện St. Euphemia ở Petrion.