Han ble gift med Nini Haslund som han møtte i Mot Dag. Gleditsch er far til fredsforskeren Nils Petter Gleditsch. Han var bror av kjemikeren Ellen Gleditsch, fetter av skuespilleren og teatersjefen Henry Gleditsch og tremenning av grunnleggeren av Jotun fabrikker, Odd Gleditsch.