Doss s-a căsătorit cu Dorothy Pauline Schutte la 17 august 1942 și au avut un copil, Desmond „Tommy” Doss Jr., născut în 1946. Dorothy a murit la 17 noiembrie 1991, în urma unui accident de mașină. Doss s-a recăsătorit la 1 iulie 1993 cu Frances May Duman.
