Dimitri Romanov oli naimisissa tanskalaisen Johanna von Kauffmannin kanssa (1936–1989) vuodesta 1959 tämän kuolemaan, vuoteen 1989. Hän avioitui Dorrit Reventlowin kanssa (s. 1942) Kostromassa Venäjällä 28. heinäkuuta 1993. Silloin järjestettiin Romanoveille häät Venäjällä ensimmäisen kerran sitten vallankumouksen. Dimitri Romanov puhui sujuvasti venäjää, ranskaa, englantia, tanskaa ja italiaa.