Heilbronn war seit 1948 in zweiter Ehe mit Fatma Mehpare Başarman (1910–1993) verheiratet, sie hatten einen Sohn Kurt (* 1951). Im Alter von 70 Jahren kehrte Heilbronn 1955 nach Deutschland zurück und lehrte in Münster noch als Emeritus. Die Botanikprofessorin Mehpare Heilbronn wurde beim Militärputsch in der Türkei 1960 entlassen. Nach ihrer Rehabilitierung (1962) emigrierte sie 1964 in die Bundesrepublik.