Jonas Lie var gift to ganger, først 1907–1915 med Charlotte Egede Nissen (1880–1948), datter av lege Oscar Egede Nissen og pianist Erika Nissen. I 1916 giftet han seg igjen, med danserinnen Inga Sontum (1889–1926). Datteren Sonja (1917–1975) ble gift med diplomaten Knut Thommessen (1911–1981) og mor til komponisten Olav Anton Thommessen (født 1946).