Nguyễn Kim có hai người con trai. Con trai trưởng Nguyễn Uông được vua Lê Trang Tông phong làm Lãng quận công khi Nguyễn Kim bị hạ độc chết (nhưng Nguyễn Uông sau bị Trịnh Kiểm giết). Con trai thứ là Nguyễn Hoàng được vua Lê Trang Tông phong làm Hạ Khê hầu, sai đem quân đi đánh giặc. Về sau Nguyễn Hoàng trở thành người mở đầu cho sự nghiệp của các chúa Nguyễn ở miền nam Việt Nam.

Người con gái lớn nhất của ông là Nguyễn Thị Ngọc Bảo lấy Trịnh Kiểm sinh ra Trịnh Tùng. Ngoài Ngọc Bảo, các sử liệu không có đề cập gì đến những người con gái còn lại của ông.