Vợ ông là Trần Thúy Hạnh, nguyên Giám đốc Bệnh viện Bạch Mai, Hiệu trưởng trường Cao đẳng Y tế Bạch Mai.

Con trai ông là Nguyễn Quốc Hà, sinh ngày 04/12/1980, nguyên Phó Trưởng ban Ban Kiểm soát nội bộ, Tập đoàn Dầu khí Việt Nam được Ủy ban nhân dân Thành phố Hà nội bổ nhiệm giữ chức vụ Phó Giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Hà Nội.