Doss casou-se com Dorothy Pauline Schutte em 17 de agosto de 1942, e eles tiveram um filho, Desmond "Tommy" Doss Jr., nascido em 1946. Dorothy faleceu em 17 de novembro de 1991, em um acidente de carro. Doss casou-se novamente em 1º de julho de 1993, com Frances May Duman.
