Doss poślubił Dorothy Pauline Schutte 17 sierpnia 1942 roku i mieli jedno dziecko, Desmonda „Tommy'ego” Dossa Jr., urodzonego w 1946 roku. Dorothy zmarła 17 listopada 1991 roku w wyniku wypadku samochodowego. Doss ożenił się ponownie 1 lipca 1993 roku z Frances May Duman.
