Kay-Shuttleworth heiratete am 1. Juli 1871 Blanche Marion Parish, Tochter des Diplomaten und Wissenschaftlers Woodbine Parish. Aus dieser Ehe gingen vier Töchter und zwei Söhne hervor. Die älteste Tochter Angela Mary Kay-Shuttleworth war mit Oberst Bernard Ramsden James verheiratet. Die zweitälteste Tochter Nina Louisa Kay-Shuttleworth heiratete den Richter Eustace Gilbert Hills. Die drittälteste Tochter Rachel Beatrice Kay-Shuttleworth blieb unverheiratet und war unter anderem ebenfalls Friedensrichterin von Lancashire. Der als viertes Kind geborene älteste Sohn Lawrence Ughtred Kay-Shuttleworth kandidierte für die Liberal Party erfolglos bei einer Nachwahl am 28. Mai 1913 ohne Erfolg für ein Mandat im Unterhaus im Wahlkreis "Altrincham" und fiel im Ersten Weltkrieg als Hauptmann der "Royal Field Artillery" am 30. März 1917. Der zweitälteste Sohn Edward James Kay-Shuttleworth, der Rechtsanwalt und Hauptmann des 7. Bataillons der Rifle Brigade war, kam am 10. Juli 1917 ums Leben. Die jüngste Tochter Catherine Blanche Kay-Shuttleworth war mit Charles Leaf verheiratet, der unter anderem Hauptmann im "East Kent Regiment" war und 1936 Olympiasieger im Segeln wurde.