Vợ ông là bà Trần Thị Đức. Ông bà có tám người con gái và hai người con trai là:

• Đại tá, nhà báo Bùi Tín (nhân vật bất đồng chính kiến với Việt Nam).

• Doanh nhân Bùi Nghĩa - Chủ tịch Câu lạc bộ Doanh nghiệp họ Bùi Việt Nam.

Cuối năm 1948 Hồ Chủ tịch và Trung ương đã quyết định đưa ông về xuôi để dưỡng bệnh. Khi về gần đến nhà thì gặp lính Pháp đang càn quét ở Vân Đình, ông phải lánh đi. Khi đó, một mình bà Trần Thị Đức ở nhà, đang cất giấu tài liệu của Quốc hội, của Đảng thì bị giặc Pháp ập vào và bắn chết. Sự hy sinh của bà mãi tới năm 1955, khi về thăm nhà ông mới được biết.