Trần Đức Thông lập gia đình với Nguyễn Thị Seo năm 1971. Do ông ở trong bộ đội và thường xuyên phải ra đảo nên dù kết hôn được 17 năm nhưng thời gian hai vợ chồng ở bên nhau chỉ chưa đầy một năm. Hai ông bà có một con gái và một con trai. Sau khi ông hi sinh, bà ở vậy nuôi hai con đến khi qua đời năm 2005. Hai con của ông hiện có việc làm ổn định tại tỉnh Hà Nam. Con ông kể lại: "Trong lúc hấp hối mẹ vẫn nhắc đến bố. Suốt cuộc đời mẹ dành trọn tình yêu cho bố" [5].

Vì thông tin không kịp thời nên con gái ông vẫn viết thư cho ông gần một tuần sau khi ông mất. Lá thư này hiện được lưu giữ ở Bảo tàng Hải quân Việt Nam [5].