Andreas Thorkildsens far, Tomm Thorkildsen, var selv en habil spydkaster og har 71,64 meter fra 1974. Hans mor Bente (Amundsen) Thorkildsen er norsk mester på 100 meter hekk fra 1972, samt sølv fra NM i 1974 (for Hamar IL). Andreas Thorkildsen har en eldre bror, Christian, som er journalist og har laget dokumentarfilmen «Verdens sterkeste lillebror». Filmen omhandler Andreas sitt arbeid for å bli best i verden, men brødrenes krevende relasjon fikk mest oppmerksomhet.