Gustav Adolf hadde i sin ungdomstid et kjærlighetsforhold til Ebba Brahe, men la det på hylla da hun var av lavere stand. I 1620 gifta han seg med ei prinsesse av huset Hohenzollern, Maria Eleonora av Brandenburg, søster av kurfyrste Georg Vilhelm av Brandenburg. I dette ekteskapet blei dattera Christina, seinere dronning, født. Han fikk også en sønn med Margareta Slots, som han hadde truffet under den russiske krigen (1609–1617). Sønnen, Gustaf Gustafsson fikk seinere tittelen greve av Vasaborg av halvsøstera Kristina.