湯恩伯第壹任妻子是馬阿謙，後湯恩伯給其300銀元與之離婚，兩人育有長子湯建元，第二任妻子是陳儀的義女王竟白，兩人育有長女湯國梅、次女湯國蘭、三女湯國芳、四女湯國麗和幼子湯建平。1950年陳儀被處決後，王竟白對湯恩伯產生怨恨，除四女湯國麗留在臺灣外，與其余三女壹子前往美國定居。
湯恩伯孫女有湯曉娟，另有胞弟湯恩華和侄子湯建宏。