1864 heiratete er eine Französin namens Marie, mit der er zwei Töchter hatte, Fatma und Hayriye. Die Ehe hatte zehn Jahre Bestand. 1873 lernte er auf der Wiener Weltausstellung, wohin er beruflich entsandt worden war, ein 17-jähriges Mädchen kennen, das ebenfalls Französin war und Marie hieß. Osman Hamdi nannte sie Naile und heiratete sie. Das Paar hatte drei Töchter und einen Sohn: Melek, Leyla, Edhem (Sohn) und Nazlı.