Vợ ông là bà Lê Thu Trà, tham gia cách mạng năm 1938 khi là giáo viên tiểu học, sau đó giữ các trọng trách: Trưởng đoàn Phụ nữ Cứu quốc, Phó Hội trưởng Hội phụ nữ Trung ương, Phó Chủ nhiệm Ủy ban thiếu niên và nhi đồng của Quốc hội.

Ông bà có các con là Trịnh Thanh Đoan (giảng viên ĐHBKHN), Trịnh Dân, Trịnh Kháng chiến, Trịnh Thành Công, Trịnh Hồng Hà, Trịnh Hồng Anh (Đại tá, Chính trị viên Viện Tên lửa), Trịnh Thanh Hương.