Cha: Phan Văn Bình (?-1886), người làng Tây Lộc, Tiên Phước, một võ quan triều Nguyễn.
Mẹ: Lê Thị Trung (hoặc Chung?) (?-1878), người làng Phú Lâm, Tiên Phước.
Anh chị em: (khuyết)
Vợ: Lê Thị Tỵ (1877-1914), người làng An Sơn, Tiên Phước. Ông bà cưới nhau năm 1896 và có với nhau 3 người con:
Con trai: Phan Châu Dật (1897-1921)
Con gái: Phan Thị Châu Liên (1901-1996), về sau gả cho Đốc học Lê Ấm (1897-1976).
Cháu ngoại: Lê Thị Khoách, Lê Thị Kinh (tức Phan Thị Minh), Lê Thị Lộc, Lê Khâm (tức nhà văn Phan Tứ), Lê Thị Sương, Lê Thị Chi và Lê Thị Trang
Con gái: Phan Thị Châu Lan (1904-1944), về sau gả cho Họa đồ Nguyễn Đồng Hợi (1900-1969)
Cháu ngoại: Nguyễn Thị Châu Sa (tức Bộ trưởng Bộ Ngoại giao Nguyễn Thị Bình), Nguyễn Đông Hà, Nguyễn Đông Hải, Nguyễn Thị Châu Loan, Nguyễn Đông Hồ và Nguyễn Đông Hào.
