Năm 1937 đạo diễn lập gia đình cùng bà Giuditta Rissone, cả hai có một người con gái chung là Emi De Sica. Năm 1942 Vittorio bắt đầu đi lại với một nữ diễn viên người Tây Ban Nha là Maria Mercader. Sau khi làm thủ tục ly dị Rissone ở México, De Sica cưới bà Mercader luôn tại đất nước này trong khi tòa án Ý không công nhận tính hợp pháp của vụ ly dị ở nước ngoài của ông. Vì vậy để tránh bị truy tố vì tội lấy 2 vợ, De Sica phải sang Pháp sống và mãi đến năm 1968 mới làm đám cưới chính thức được với người vợ thứ hai của ông. Với bà Mercader, đạo diễn có thêm hai người con trai là Manuel (sinh năm 1949), sau này trở thành nhà soạn nhạc cho phim, và Christian (sinh năm 1951), người sau này tiếp nối cha mình trở thành diễn viên, đạo diễn và nhà biên kịch.