Đoàn Thọ không con, triều đình xét cho cháu là Đoàn Văn Diễn (con của người em là Đoàn Văn Lộc) làm con thừa tự, được vua chức phong làm Minh Nghĩa Đô Úy [6].

Theo gia phả họ Đoàn, mộ phần ông trước ở tại thôn Trung Lũ, xã Dương Xuân Thượng, huyện Hương Thủy, phủ Thừa Thiên, đến năm 2002, cải táng về nghĩa trang phía nam thành phố Huế. Nhà thờ của ông tại số 70, Kim Long, thành phố Huế.