Năm 1948, Thiếu tướng Lê Thiết Hùng kết hôn với nữ bác sĩ quân y Nguyễn Tuyết Mai, sinh năm 1924. Bà Tuyết Mai là cựu nữ sinh Trường Đồng Khánh (Hà Nội), giỏi tiếng Pháp, đã tốt nghiệp khoa Sản Trường Đại học Y Dược Hà Nội. Trước khi nghỉ hưu, bà là Trưởng ban Quân y của Tổng cục Kỹ thuật (Bộ Quốc phòng). Người con gái duy nhất của hai ông bà là Lê Mai Hương (sinh năm 1958), cán bộ của PA27 Công an Hà Nội.