• Ông: Nguyễn Cảnh Tông Đồng Khánh.
• Bà: Hựu Thiên Thuần Hoàng hậu Dương Thị Thục (18 tháng 4 năm 1868 - 17 tháng 9 năm 1944), được tôn phong Khôn Nghi Xương Đức Thái hoàng thái hậu (坤儀昌德太皇太后), còn gọi là Đức Tiên Cung (德仙宮). Khi Bảo Đại còn bé đều do bà nuôi dưỡng.
• Cha: Nguyễn Hoằng Tông Khải Định.
• Mẹ: Đoan Huy Hoàng thái hậu Hoàng Thị Cúc (28 tháng 1 năm 1890 - 9 tháng 11 năm 1980), còn gọi là Đức Từ Cung (德慈宮). Bà vốn là Cung nhân, xuất thân thấp kém, sau mang thai Bảo Đại mà được tấn phong Huệ phi (惠妃).
• Vợ:

1. Nam Phương Hoàng hậu Nguyễn Hữu Thị Lan (南芳皇后阮有氏蘭; 14 tháng 12 năm 1914 - 16 tháng 9 năm 1963), con gái của Nguyễn Hữu Hào và phu nhân Lê Thị Bính (con gái của Huyện Sỹ Lê Phát Đạt). Quê Gò Công, Tiền Giang, Việt Nam, có hôn thú, có năm người con.
2. Monique Marie Eugene Baudot, người Pháp, sinh tại Lorraine vào ngày 30 tháng 4 năm 1946. Tháng 2 năm 1972 bà kết hôn với Bảo Đại, được xưng danh Hoàng phi (皇妃; Imperial Princess), không có con chung. Sau khi Bảo Đại băng hà, bà tự xưng làm Thái Phương Hoàng hậu (泰芳皇后).[51]

• Hậu duệ: Bảo Đại có 5 hoàng tử và 7 hoàng nữ, tổng cộng 12 người con.

• • Con chính thức:

1. Trưởng nam - Đông cung Hoàng thái tử Nguyễn Phúc Bảo Long, sinh ngày 4 tháng 1 năm 1936, mất ngày 28 tháng 7 năm 2007. Mẹ là Nam Phương Hoàng hậu.
2. Trưởng nữ Nguyễn Phúc Phương Mai, sinh ngày 1 tháng 8 năm 1937 tại Đà Lạt. Mẹ là Nam Phương Hoàng hậu.
3. Thứ nữ Nguyễn Phúc Phương Liên, sinh ngày 3 tháng 11 năm 1938. Mẹ là Nam Phương Hoàng hậu.
4. Thứ nữ Nguyễn Phúc Phương Dung, sinh ngày 5 tháng 2 năm 1942. Mẹ là Nam Phương Hoàng hậu.
5. Thứ nam Nguyễn Phúc Bảo Thăng, sinh ngày 9 tháng 12 năm 1943, mất ngày 15 tháng 3 năm 2017. Mẹ là Nam Phương Hoàng hậu.

• • Con ngoại hôn:

1. Thứ nữ Nguyễn Phúc Phương Thảo, sinh ngày 4 tháng 6 năm 1946 hiện nay đang sống ở Pháp. Mẹ là Thứ phi Mộng Điệp.
2. Thứ nữ Nguyễn Phúc Phương Minh, sinh ngày 15 tháng 1 năm 1949, bà lấy chồng và lập nghiệp ở Pháp, rồi ly dị, trước tháng 4 năm 1975 về Sài Gòn thăm mẹ và bị kẹt lại đây, sau đó được bảo lãnh sang Hoa Kỳ lập nghiệp và qua đời tại Hoa Kỳ vào năm 2012. Mẹ là Thứ phi Phi Ánh.
3. Thứ nam Nguyễn Phúc Bảo Ân, sinh năm 1951 đang sống tại Westminster, Hoa Kỳ, là người con nối dõi nhà Nguyễn. Mẹ là Thứ phi Phi Ánh. Ông Bảo Ân có hai con, gái là Nguyễn Phúc Thụy Sĩ, sinh năm 1976 và trai là Nguyễn Phúc Quý Khang sinh năm 1977. Như vậy, Nguyễn Phúc Quý Khang là cháu đích tôn của Cựu hoàng Bảo Ðại.[52]
4. Thứ nam Nguyễn Phúc Bảo Hoàng, sinh năm (1954–1955), chết khi một tuổi. Mẹ là Thứ phi Mộng Điệp.
5. Thứ nữ Nguyễn Phúc Phương Từ, sinh năm 1955,[53] hiện đang sống ở Pháp. Mẹ là Quý bà Vicky.
6. Thứ nữ Nguyễn Phúc Phương An, sinh năm 1955, hiện nay đang sống ở Hawaii, Hoa Kỳ.[54][55] Mẹ là Hoàng Tiểu Lan.
7. Thứ nam Nguyễn Phúc Bảo Sơn (1957–1987), chết khi 30 tuổi vì tử nạn tại Nhật. Mẹ là Thứ phi Mộng Điệp.

Bảo Đại còn có một người con do bà Từ Cung Hoàng thái hậu nuôi từ nhỏ, nhưng không rõ là con bà nào do ông không tiết lộ.[56]

Một số nhân tình nổi tiếng

Bảo Đại là ông vua duy nhất trong lịch sử Việt Nam từng tuyên bố sẽ chỉ lấy 1 vợ. Tuy nhiên, ông có khá nhiều nhân tình.

1. Thứ phi Bùi Mộng Điệp(裴夢蝶 22 tháng 6 năm 1924 - 26 tháng 6 năm 2011), quê Bắc Ninh, không hôn thú, có ba người con chung là Nguyễn Phúc Phương Thảo, Nguyễn Phúc Bảo Hoàng và Nguyễn Phúc Bảo Sơn.
2. Thứ phi Lê Thị Phi Ánh ở Huế (24 tháng 06 năm 1925 - 15 tháng 12 năm 1986), không hôn thú, có hai người con chung là Nguyễn Phúc Phương Minh và Nguyễn Phúc Bảo Ân.
3. Lý Lệ Hà (李麗霞) quê Thái Bình, vũ nữ, không hôn thú, không có con chung.
4. Hoàng Tiểu Lan (黃小蘭), còn tên khác là Jenny Woong, vũ nữ Trung Hoa lai Pháp, không hôn thú, có một con gái chung là Nguyễn Phúc Phương An, sau này cũng có đưa về Đà Lạt, cũng có một biệt thự như các bà thứ phi người Việt.
5. Bà Vicky (Pháp), không hôn thú, có một con gái chung là Nguyễn Phúc Phương Từ.
6. Clément (?), vũ nữ và buôn lậu ở xóm Cigalle (Pháp), không hôn thú.

Chú thích: Các năm trong bảng là các năm trị vì của vị vua đó