蘭の証言に対して「ガキは黙ってろ！」と言うなど、未だ蘭を子供扱いしていると見られる発言もあった。
しかし、親子仲は決して悪くはない。また、小五郎の心の奥底は父親としての愛情にあふれており、以下の様に蘭が窮地に陥った時には危険な状態へ身を挺してまで助けようとしたり、蘭が恥ずかしい思いをした際には激しい怒りを露わにしたりする。
コナン・工藤家との関係.
コナンとの関係.
しかし、コナンとババ抜きや将棋をして楽しんでいる描写があり、彼の事を嫌っているわけではない。また、コナンが拳銃強盗に撃たれたり、爆弾事件に巻き込まれて負傷した際には彼の身を案じ、病室で付きっきりで見守っている。そして、自分の代わりを頼んだことになっている新一や、命の危険にさらした犯人に「てめぇー、コナンを一体どうする気だ!!」と激怒するなど、普段は厳しい態度を取ることが多いコナンに対する優しさをのぞかせている。 
新一との関係.
工藤新一のことは、有希子の一人息子であり蘭の幼馴染として幼少時からよく知っているが、新一が高校生探偵として活躍していた時は一時期、探偵の仕事を奪われたと思い込んでおり、あまりいい印象を持っておらず、蘭との交際についても批判的な言動が多い。ただし、新一の推理力の高さは認めており、蘭が新一に想いを寄せていることにも気付いている模様で、「大事な娘をたぶらかしやがって」などと文句を言いつつ内心では新一への愛情を大切に見守ってもいる。「探偵坊主」などと嫌味を込めて呼ぶことも多いが、名前の呼び方は蘭と同様「新一」。
新一の両親との関係.
また、新一の父親であり自身の刑事時代に目暮が捜査協力を依頼していた工藤優作のことも「所詮は小説家」と、目暮ほど信頼はしていなかった。
工藤有希子とは高校生時代から妻の英理共々友人であり、「有希ちゃん」「小五郎くん」と呼び合うほど親しく、毛利家と工藤家は家族ぐるみの長い付き合いとなっている。
警察関係者や学生時代の同級生などとの関係.
作中では学生時代または現役刑事だった当時の関係者と事件の現場に鉢合わせることも多く、彼らとは基本的に良好な関係であり、男女を問わず友人関係も豊富である。