Den 4. mars 1605 ektet han på Kronborg datter av rikskansler Eiler Grubbe (1532–1585), Else Eilersdatter Grubbe (1585–1628), med hvem han fikk fire barn. Paret er begravet i Østre Ingelstad kirke i Skåne. Joachim Bülow ble stamfar for den tidligst i Danmark bosatte linje av slekten Bülow.