Bambang Trihatmodjo menikah dengan Halimah Agustina Kamil pada tahun 1981. Setelah 26 tahun bersama, Bambang dan Halimah Agustina memutuskan untuk bercerai pada tahun 2007 karena diketahui adanya orang ketiga. Dari pernikahannya dengan Halimah, Bambang memiliki tiga anak yakni Gendis Siti Hatmanti Soeharto, Panji Adhikumoro Soeharto, dan Bambang Aditya Trihatmanto Soeharto. Ketiga anak tersebut sudah menikah dan memiliki anak. Gendis Siti Hatmanti Soeharto lahir pada tahun 1982 dan menikah di usia 24 tahun, Panji Adhikumoro Soeharto lahir pada tahun 1986 dan menikah di usia 32 tahun, sedangkan Bambang Aditya Trihatmanto Soeharto yang lahir tahun 1990 menikah di usia 29 tahun. Setelah menikah dengan Mayangsari pada tahun 2011, anak-anak Bambang Trihatmodjo dan Halimah Agustina kini menjadi anak sambung dari Mayangsari.