Petar Winarow war mit Angelina Iwanowa aus Tutrakan verheiratet. Mit Ihr hatte Petar acht Kinder Kolju; Wladju; Iwan († 1913) Arzt, gestorben im Balkankrieg; Sofka, verheiratet mit dem Offizier Dimitar Grantscharow und Hofdame des Fürsten Ferdinand; Kosta; Rajna; Rowan und Wenka. Der General Warban Winarow war sein Bruder und die Tochter von Warban, Bistra (1890–1977) Malerin, Expressionistin, Freundin von Rainer Maria Rilke und verheiratet mit dem Diplomaten Simeon Radew seine Nichte.