Ngô Quang Trưởng cưới con gái lớn của nhà văn Thạch Lam là Nguyễn Tường Nhung. Hai người có bốn người con, sống với nhau cho đến ngày ông trút hơi thở cuối cùng lúc 3h sáng ngày 22/1/2007, hưởng thọ 78 tuổi. Theo ước nguyện của Ngô Quang Trưởng, năm 2008 tro cốt của ông được gia đình đem về Việt Nam.