En del kilder indikerer at Amenhotep I ikke hadde barn, men det er antatt at han fikk et barn, en sønn som døde som spedbarn. Amenhotep ble etterfulgt av Thutmose I, åpenbart en militær offiser. Det er uklart om de var i direkte slekt med hverandre, men det har vært spekulert om Thutmose var en sønn av Amenhoteps eldre bror Ahmose Sipairi. Det er mulig at Amenhotep utnevnte Thutmose som medregent før han døde da Thutmoses navn opptrer ved siden av Amenhoteps på en guddommelig bark (båt) som ble funnet av arkeologer som fyll i den tredje pylon ved Karnak. Imidlertid betrakter de fleste forskere dette kun som bevis for at Thutmose assosierte seg selv med sin kongelige forgjenger. En tekst har blitt tolket til å bety at Amenhotep utnevnte sin barnesønn som medregnet før han døde, men generelt er dette tolket som for skrøpelig som bevis til at det kan konkluderes.