Sonnleithner var sønn av Christoph Sonnleithner, bror av Ignaz von Sonnleithner og onkel til Franz Grillparzer og Leopold von Sonnleithner. Han var gift med Wilhelmine Mariboe, som tilhørte en jødisk familie fra København. Datteren Hedwig Sonnleithner var gift med sin fetter, den norske juristen Wilhelm Adelsten Maribo.