Thân sinh ra ông là Phùng Văn Trinh (1895 - ?) và Lê Thị Cầu (1895 - ?), đều ở Bát Tràng, Hà Nội. Phùng Văn Trinh là một nhà giáo yêu nước, góp phần truyền bá chữ quốc ngữ và tình yêu quê hương, đất nước cho nhiều thế hệ cán bộ cách mạng ở vùng Nam Sách, Hải Dương. Tên của Ông được đặt cho Trường Tiểu học Phùng Văn Trinh (xã Đồng Lạc, huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương) [5].

Gia đình ông Phùng Văn Tửu có 9 anh chị em (5 gái, 4 trai). Cả bốn anh em trai ông đều được đặt tên là Phùng Văn Tửu. Ngoài ông là con trai cả, 3 người em trai còn lại là:

• GS. Phùng Văn Tửu (Tửu em), nhà giáo, dịch giả, nhà nghiên cứu phê bình văn học Pháp và văn học phương Tây thế kỷ XX;
• NGƯT. Phùng Văn Tửu (Tửu ba), nguyên Hiệu trưởng Trường công nhân cơ khí nông nghiệp (nay là Trường Cao đẳng nghề Cơ khí Nông nghiệp, Vĩnh Phúc);
• Phùng Văn Tửu (Tửu nít) - sĩ quan quân đội nghỉ hưu.

Chị cả của ông là Phùng Lê Trân (tên thật là Thi) nguyên thẩm phán Tòa án nhân dân thành phố Hà Nội, chủ tọa phiên tòa xét xử ông Tạ Đình Đề những năm 1970 và tuyên ông vô tội bất chấp sức ép từ trên xuống.

Vợ của ông Phùng Văn Tửu là bà Phạm Thị Ưng (1923 - 2008), quê quán tại Bát Tràng, Gia Lâm, Hà Nội. Ông bà sinh được 4 người con (3 gái, 1 trai), hiện đều sinh sống và công tác tại các cơ quan nhà nước ở Hà Nội. Con trai của ông là Phùng Hữu Hào, hiện nay (2012) là Phó Cục trưởng Cục Quản lý chất lượng nông lâm sản và thuỷ sản, Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn. Một con gái là Phùng Thị Kim Loan theo nghề luật của ông, hiện (2012) là Thẩm phán Tòa án nhân dân thành phố Hà Nội. Ông có người con rể cả là Đặng Đình Lâm, nguyên Thứ trưởng Bộ Thông tin truyền thông và người con rể thứ hai là Hoàng Duy Phú, hiện nay (2014) là Phó Cục trưởng Cục Phục vụ Ngoại giao đoàn, Bộ Ngoại giao.