Doss a épousé Dorothy Pauline Schutte le 17 août 1942, et ils ont eu un enfant, Desmond « Tommy » Doss Jr., né en 1946. Dorothy est décédée le 17 novembre 1991 à la suite d'un accident de voiture. Doss s'est remarié le 1er juillet 1993 avec Frances May Duman.
