DeBakey visse a lungo con la prima moglie, Diana Cooper DeBakey, che morì per un attacco cardiaco nel 1972. Sopravvisse a due dei suoi figli: l'avvocato Ernest O. DeBakey (deceduto nel 2004) e Barry E. DeBakey (spentosi nel 2007). Il fratello Ernest G. DeBakey era anch'esso un medico, specialista del cancro, e lavorava a Mobile (Alabama); anch'egli morì prima del fratello, nel 2006. Sopravvissero al fratello due sorelle di DeBakey, Lois e Selma.