Pompeu casou-se cinco vezes e teve diversos filhos. A primeira com Antístia, com quem não teve filhos e sobre quem não há mais informações. Logo depois, com Emília Escaura (), uma neta de Lúcio Cornélio Sula, que já estava grávida e morreu no parto. Sua terceira esposa foi Múcia Tércia (), com quem teve Cneu Pompeu, executado em depois da Batalha de Munda, Pompeia, casada com Fausto Cornélio Sula e ancestral de Cneu Pompeu Magno, que se casou com Cláudia Antônia, filha do imperador Cláudio, e Sexto Pompeu, o grande general e almirante que liderou a Revolta Siciliana depois da morte do pai. Segundo Cícero, Pompeu divorciou-se de Múcia por acusações de adultério. Para sedimentar o Primeiro Triunvirato, Pompeu casou-se com Júlia (), filha de Júlio César, que, segundo as fontes, ele amava muito e cuja morte, no parto do que seria o único filho dos dois, foi um dos motivos do rompimento entre os dois. Sua última esposa, Cornélia Metela (), era filha de um dos grandes inimigos de César, Metelo Cipião. Ela estava com Pompeu no dia de sua morte, mas o casal não teve filhos.