Ông từng 3 lần lập gia đình:[cần dẫn nguồn]

• Người đầu tên là bà Gerda Meta Nielsen, một nghệ sĩ phong cầm người Đan Mạch. Hai người quen nhau lúc ông học bên Pháp, và có với nhau một con gái tên là Đan Tuyết Thẩm Nghiêm (tên đầy đủ là Ester Bondo Đan Tuyết Thẩm Nghiêm), sanh năm 1956.
• Người thứ hai là người Việt, tên Bích, có bằng Cao học Dược khoa. Có hai con.
• Người thứ ba là một nữ sinh viên của ông.

Ông được đánh giá là một người có phong cách giản dị, thường sử dụng phương tiện xe đạp để đi làm, dù lương giáo sư bấy giờ rất cao.