父亲杨武之，1896-1973，数学家、教育家，原西南联大教授配偶原配：杜致礼，杜聿明长女，2003年10月过世。
现任：翁帆，1976年7月出生，广东外语外贸大学高级英语翻译专业硕士研究生，2004年结婚。 子女长子：杨光诺，1951年出生，美国电脑工程师。
次子：杨光宇，1958年出生，美国化学家。
女儿：杨又礼，1961年出生，美国医生。 17岁为前途放弃初恋 杨振宁17岁时，数学系来了一个叫张景朝的女同学，她引人注目，漂亮活泼，因为是数学系的学生，而杨振宁父亲是数学系主任，所以这些同学常常到杨振宁家里找其父亲。因此，杨振宁认识了张景朝。有一天，张景朝没来之前，杨振宁称其心境像一个很平的湖水，得知她来了以后，以后几个月波涛汹涌，使得他心里头很烦燥，后想了想，认为这个不好，这对其前途不好，所以杨振宁决定，现在不是交女朋友的时候，还是应该集中注意学习的工作。 27岁师生一恋五十年 1944年，杨振宁在西南联大念完六年书后，教了一年中学，教学最大的收获就是认识了班上一个女学生，叫做杜致礼。1945年赴美留学时，杨振宁并没有跟杜致礼谈恋爱。1949年，杨振宁与杜致礼在普林斯顿惟一的一家中国餐馆中不期而遇，两人竟然都有了“过电”的感觉。1950年8月26日，杨振宁和杜致礼在纽约结婚。 82岁演绎忘年恋 2004年12月24日，82岁的杨振宁教授与28岁的广东外语外贸大学硕士研究生翁帆在汕头市民政局涉外婚姻登记处办理了结婚登记手续。面对这场“十八新娘八十郎，苍苍白发对红妆”式的婚恋，有人祝福，也有人质疑。杨振宁形容未婚妻翁帆为“上帝恩赐的最后礼物”，并称这桩婚姻是“给我的老灵魂，一个重回青春的欢喜”。
2008年1月，北京三联书店发行了杨振宁的一本新书《曙光集》。他的前言中写道，鲁迅、王国维和陈寅恪的时代是中国民族史上的一个长夜，而他自己就成长于这个看似无止境的长夜中。他继续写道：“幸运地，中华民族终于走完了这个长夜，看见了曙光。我今年85岁，看不到天大亮了。翁帆答应替我看到…。”
2011年6月底，由学者江才健撰写、更为全面讲述杨振宁人生的书《规范与对称之美——杨振宁传》面世，在和小自己54岁的翁帆结婚引发的喧嚣之后，杨振宁再次成为关注的焦点。在一次访谈节目中，杨振宁自曝向翁帆的求婚。
2014年10月，结婚十年后，杨振宁接受采访时表示，不宜要孩子，因为我一直在想，如果我不在了，翁帆一个人带着一个或者两个孩子，那将是很困难的事。 父子关系 杨振宁加入美国国籍时，他的父亲，一位更老一辈的知识分子对此不能接受，并且到死也没有宽恕杨振宁。杨振宁在访谈中提到，这是他一辈子的遗憾。 杨李之争 杨振宁从1949年与李政道初次合作，到1957年因“宇称不守恒”理论的贡献获得诺贝尔物理学奖，1962年杨振宁和李政道决裂，科学上不再合作，友谊也一笔勾销，学术界也充满了传言；包括诺贝尔名声到太太的因素。关于他们个人关系分裂的原因，杨李双方偶有公开叙述，然而各有说辞，令外界对真实原因依然不得而知。杨振宁表示李政道是自己最成功的合作者，与李政道的决裂是他今生最大遗憾。
1982年，杨振宁在《论文选及注释》里把宇称不守恒理论的功劳更多地揽到自己身上，同时贬低李政道。李政道则在1986年打破沉默，发表了《破缺的宇称》和《往事回忆》给予反驳。2002年，江才健撰写的《杨振宁传》出版，该书再次诋毁李政道。李政道则通过与《科学时报》记者杨虚杰的问答，对书中的言论进行了一一驳斥，称“杨振宁的说法实在太荒谬”。 杨邓情谊 20世纪中期，邓稼先就读于北京崇德中学，杨振宁也在该校读书，自此，两人成了要好的同学和朋友。日本侵华战争爆发后，杨振宁一家随校远赴西南大后方。
1941年夏，邓稼先考取国立西南联合大学，此时杨振宁已是西南联大的三年级学生，在该校，两人又可以经常在一起切磋学业、交流心得。邓稼先对其姐说，振宁兄是我的课外老师。
1945年8月，抗日战争胜利，不久，杨振宁考入美国芝加哥大学物理系，攻读博士学位。次年，邓稼先考取留美研究生。在征求杨振宁的意见后，邓稼先顺利地进入美国普渡大学就读物理系。
1950年8月，邓稼先历尽艰辛，回到中国，从那以后，邓稼先便和在美国的杨振宁天各一方，长时间失去了联系。
1985年，邓稼先被查出身患直肠癌，住院治疗。1986年5月与6月，杨振宁曾先后两次回国，去医院探望邓稼先。返回美国后，杨振宁想办法搞到当时尚未上市的治癌症的新药，请韩叙大使通过信使，迅速送往北京。
1986年7月，邓稼先去世，杨振宁回到北京为邓稼先扫墓，邓稼先的夫人许鹿希将一只蓝色盒子交给杨振宁，盒子里面整齐地放着他们的家乡安徽出产的文房四宝，表示两人长达半个世纪的友谊永世长存。
