Han giftet seg i 1942 med Tora Bjørn-Hansen (1921–1968), datter av skipsreder Arne Bjørn-Hansen og hustru Martha Aigeltinger. Deres eldste sønn, Johan Edvard Mellbye, overtok gården etter faren i 1979. Etter at han ble enkemann, var Jan E. Mellbye samboer med Anna Brita Vahlquist (født Dahl) (1915–1994).