I 1900 giftet han seg med Jeannie Gobillard, en venn av Mallarmés familie. Hun var niese av maleren Berthe Morisot. Bryllupet var en dobbel seremoni hvor brudens kusine, Morisots datter, Julie Manet, giftet seg med maleren Ernest Rouart. Valéry og Gobillard fikk tre barn: Claude, Agathe, og François.