Друга дружина (у шлюбі 1947-1959) – Інна Макарова (1926-2020), кіноактриса; народна артистка СРСР (1985), лауреат Сталінської премії І ступеня (1949). Дочка – Наталя Бондарчук (нар.
Сергій Бондарчук був одружений тричі. Першою його дружиною стала Євгенія Білоусова, з якою режисер познайомився під час навчання у Ростовському театральному училищі. Вони розлучилися після війни, коли Бондарчук поїхав вступати до театрального інституту до Москви. У шлюбі народився син Олексій.
Померла у віці 47 років 7 листопада 2009 року від раку. Похована 10 листопада на Новодівичому кладовищі в Москві поряд із батьком Сергієм Бондарчуком.