Đinh Công Trứ có vợ là Đàm Thị Thiềm, giỏi võ nghệ, khi chồng mất bà đưa con về quê ở, từng giúp con dẹp loạn 12 sứ quân và sau được hậu thế tôn là Đinh Triều Quốc Mẫu, thờ ở nhiều nơi.

Con gái ông là Đinh Quế Hương sau làm vợ tướng Nguyễn Bồ, con trai ông là Đinh Bộ Lĩnh, sau trở lại Hoa Lư cát cứ khi nhà Ngô suy yếu. Đến năm 968, Bộ Lĩnh đánh dẹp các sứ quân và trở thành vua Đinh Tiên Hoàng.

Đinh Công Trứ có người em trai là Đinh Dự, là chú vua Đinh Tiên Hoàng sau này nên các sách còn gọi ông là Đinh Thúc Dự. Theo Đại việt sử ký toàn thư, khi phát hiện Đinh Bộ Lĩnh là người có tài và chí lớn, phụ lão các sách bảo nhau: "Đứa bé này khí lượng như thế ắt làm nên sự nghiệp, chúng ta nếu không theo về, ngày sau hối thì đã muộn". Bèn dẫn con em đến theo, rồi lập làm trưởng ở sách Đào Áo (nay là vùng đất thuộc khu vực xã Gia Thủy, Nho Quan, Ninh Bình). Người chú của vua giữ sách Bông (nay là khu vực xã Gia Phương, Gia Viễn, Ninh Bình) chống đánh với vua. Bấy giờ, vua còn ít tuổi, thế quân chưa mạnh, phải thua chạy. Khi qua cầu ở Đàm Gia Nương Loan (cầu Trường Yên), cầu gãy, vua rơi xuống bùn, người chú toan đâm, bỗng thấy hai con rồng vàng hộ vệ vua, nên sợ mà lui. Vua thu nhặt quân còn sót, quay lại đánh, người chú phải hàng.