Zijn ouders zijn Frank en Isobel Hawking.

Hij trouwde in 1965 met Jane Wilde. In 1967 kregen ze een zoon Robert, in 1970 een dochtertje Lucy en in 1979 een zoon Timothy. Inmiddels heeft hij ook een kleinzoon.

Hij scheidde in 1991 van Jane en trouwde in 1995 met zijn verpleegster, Elaine Mason, zijn verpleegster, en ex-vrouw van David Mason, die de eerste versie van Hawkings spraakcomputer ontwierp (straks meer daarover). Eind 2006 scheidde hij na elf jaar huwelijk ook van haar.