Hiếu Đức Thiên hoàng là hậu duệ của Mẫn Đạt Thiên hoàng. Ông là con trai của Mao Đình vương (茅渟王) và Cát Bị Cơ vương (吉備姫王). Mao Đình vương là con trai của Hoàng tử Áp Phản Ngạn Nhân Đại Huynh hoàng tử (押坂彦人大兄皇子, おしさかのひこひとのおおえのみこ), con trai của Mẫn Đạt Thiên hoàng và Hoàng hậu Quảng Cơ (廣姬, ひろひめ). Mẹ ông là Cát Bị Cơ vương, con gái của Hoàng tử Sakurawi (桜井皇子, さくらい の みこ), con trai thứ của Khâm Minh Thiên hoàng và Kiên Diêm viện (堅鹽媛, きたしひめ), theo đó Cát Bị Cơ vương là cháu gọi Dụng Minh Thiên hoàng là chú và Thôi Cổ Thiên hoàng là cô.

Ông có ít nhất là 3 người vợ, trong số đó có Hoàng hậu của ông, Gian Nhân hoàng nữ (間人皇女; ? - 665), con gái của Thư Minh Thiên hoàng và chị ông là Hoàng Cực Thiên hoàng.

Ngoài ra, ông còn có các phi tần khác:

• A Bộ Tiểu Túc viện (阿部小足媛, おたらしひめ), con gái của Abe no Kurahashimaro:
  • Hoàng tử Arima (有間皇子, ありまのみこ; 640-658).
• Tô Ngã Nhũ Nương (蘇我乳娘,), con gái của Soga no Kura no Yamada no Ishikawa no Maro.