I mars 1887 giftet Planck seg med Marie Merck (1861–1909), som var søster til en av hans skolekamerater. De var bosatt i Kiel og fikk etterhvert fire barn: Karl (1888–1916), tvillingene Emma (1889–1919) og Grete (1889–1917) og Erwin (1893–1945). Siden flyttet de til en villa i Berlin-Grunewald, med adressen Wangenheimstrasse 21. Her møttes velkjente vitenskapsfolk, som Lise Meitner, Otto Hahn og Albert Einstein. Teologen Adolf von Harnack bodde i nabolaget og ble en nær venn.