Em trai ông là GS.BS Hoàng Tích Mịnh, sau này từng làm Viện trưởng Viện Vi trùng học (1954-1955) thay cho ông. Ông có bốn người con trai là giáo sư Hoàng Thủy Nguyên, Hoàng Thuỷ Long, Kỹ sư Hoàng Thuỷ Lạc Tổng Giám đốc Tổng công ty Thiết bị y tế Việt Nam, Hoàng Thuỷ Tiến Phó Cục trưởng Cục An toàn Vệ sinh thực phẩm - Bộ Y tế, tất cả đều hoạt động trong lĩnh vực y tế. Giáo sư Hoàng Thủy Nguyên, Hoàng Thủy Long cũng từng giữ chức Viện trưởng Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương và cả hai là anh hùng lao động thời đổi mới. Giáo sư Hoàng Tích Mịnh và Hoàng Thủy Nguyên sau này đều được trao tặng Giải thưởng Hồ Chí Minh trong lĩnh vực y - dược.