Steen Bille giftet seg i 1790 med Frederikke Vilhelmine Bornemann (1770–1851), datter av konferensråd og generalauditør Vilh. Bornemann. Paret fikk to sønner og to døtre, den yngste sønnen, Steen Andersen Bille (1797–1883) ble også sjøoffiser og nådde grad av viseadmiral.