Mowinckel var gift tre ganger: 1) i 1893 i Bergen med Christine Alexandra Bødtker(1867-), datter av sogneprest til Tveid Johan Ryberg Bødtker (1826-1908) (se slekten Bødtker) og Anne Sophie Steenbuch. Skilt i 1902, uten barn. Alexandra Bødtker ble senere gift med pianisten og komponisten Alf Klingenberg. 2) i Kristiania i 1908 med Aagot Nyquist (1876-), datter av generalmajor Otto Ludvig Nyquist og Margrethe Mohn. Skilt; 4 barn. Og 3) i London i 1920 med Helga Sandahl (1893 Bergen-), datter av skipskaptein Edvard S. og Amalie Salomonsen. 2 barn.