Donovan hadde et forhold med den amerikanske modellen, Enid Karl, og de fikk to barn sammen: skuespilleren og musikeren Donovan Jerome Leitch, født i august 1967 og skuespillerinnen Ione Skye Leitch (nå: Ione Skye Lee) født i september 1970. I oktober 1970 giftet Donovan seg med Linda Anne Lawrence. De fikk to barn sammen, Astrella og Oriole. Lawrence var inspirasjonen til «Sunshine Superman». Donovan også adoptivfar til Lawrence og Brian Jones's sønn, Julian Brian (Jones) Leitch.