Etter kortvarig å ha vurdert en ekteskapelig allianse med Michiko Shōda (som senere giftet seg med kronprins Akihito og er nå keiserinne Michiko), giftet Mishima seg med Yoko Sugiyama den 11. juni 1958. Paret fikk to barn: en datter ved navn Noriko (født 2. juni 1959) og en sønn ved navn Iichiro (født 2. mai 1962).