Năm 1935 ông kết hôn với Dr. Keren (Gilmore) Brattain; họ có một người con trai: William Gilmore Brattain. Năm 1958 ông kết hôn với Mrs. Emma Jane (Kirsch) Miller. Brattain cư ngụ ở Summit, New Jersey.[3] Trong thập niên 1970, ông di chuyển về Seattle, Washington, nơi ông sống cho tới khi qua đời.