Życie prywatne W latach 20. nawiązał romans ze śpiewaczką operową Claudią Muzio. W latach 30. zaręczył się z Ingeborg Dedichen, córką armatora Ingevalda Martina Bryde’a, i spadkobierczynią fortuny Geraldine Spreckles, poza tym romansował z Paulette Goddard i Simone Simon, Constance Keane i Glorią Swanson. 28 grudnia 1946 w katedrze Greckiego Kościoła Ortodoksyjnego w Nowym Jorku poślubił Athinę Livanos, córkę armatora i założyciela imperium żeglugowego Stavrosa G. Livanosa, z którą miał syna Aleksandra (ur. 30 kwietnia 1948, zm. 23 stycznia 1973 wskutek obrażeń po wypadku lotniczym) i córkę Christinę (ur. 11 grudnia 1950, zm. 19 listopada 1988). Rozwiedli się w czerwcu 1960, kilka miesięcy po nawiązaniu przez Onasisa romansu z gwiazdą opery Marią Callas, która ponoć miała z kochankiem syna (zmarłego dzień po porodzie) i poroniła jedną ciążę.