アンドロニコス3世パレオロゴス
1317年にブラウンシュヴァイク=グルベンハーゲン公ハインリヒ1世の娘アーデルハイト(エイレーネー)(Adelheid, Ειρήνη, 1293年 - 1324年8月16日)と結婚し、1男を儲けたが早世した。
息子(名不明, 1321年6月 - 1322年2月)
1326年にサヴォイア伯アメデーオ5世の娘ジョヴァンナ(アンナ・パレオロギナ, Άννα Παλαιολογίνα, Anna Palaiologina, 1306年 - 1366年)と結婚し、2男2女を儲けた。
エイレーネー(Ειρήνη Παλαιολογίνα, 1327年 - 1356年以降) - ブルガリア帝国共治帝ミハイル・アセン(Mikhail Asen, 1324年 - 1355年, イヴァン・アレクサンダル・アセン帝の息子)の妻。
ヨハネス5世(1332年 - 1391年) - 東ローマ皇帝(1341年 - 1391年)
ミカエル(Μιχαήλ Παλαιολόγος, Michael Palaiologos, 1337年 - ?) - 専制公
マリア(Μαρία, Maria, ?
- 1384年8月6日?) - 1355年にレスボス島のジェノヴァ人君主フランチェスコ1世ガッティルシオと結婚。フランチェスコ2世、アンドロニコ、ドメニコと三人の息子を生んだ。1384年8月6日の大地震で夫と息子達(フランチェスコ2世を除く)と共に死亡(?)。
以下はアンドロニコスの子供である事は確実であるが、アンナとの子供であるか未詳、もしくは明らかに庶子である。
テオドロス・パレオロゴス(Θεόδωρος Παλαιολόγος, Theodoros Palaiologos) - 護衛隊司令官。アンドロニコスの子供ではないとする説もある。
エイレーネー・パレオロギナ・コムネネ(Ειρήνη Παλαιολογίνα Κομνηνή, Eirene Palaiologina Komnene) - 庶子。1335年にトレビゾンド皇帝バシレイオス1世メガス・コムネノスと結婚。夫の死後短期間トレビゾンドを統治(1340年 - 1341年)。廃位・追放され、1341年8月10日にはコンスタンティノポリスに帰国。
娘(名不明) - 庶子。ジョチ・ウルス支配者ウズベク・ハンと結婚。
当時勢力を拡大していたセルビアが、カンタクゼノスとの政争に敗れて亡命していたシュルギアンネスを擁して帝国西部の征服に乗り出していたが、アンドロニコスは刺客を放ってシュルギアンネスを暗殺し(1334年)事態を収拾した。続いて、混乱で衰えたエピロス専制侯国の併合に乗り出し、カンタクゼノスとシュナデノスらの協力によりこれを成功させた。1340年には完全にエピロスが帝国領に併合され、1204年以来続いていた東ローマ勢力の分断に一応の終止符が打たれた。
アンドロニコスの後継者問題は、彼の父ミカエル9世譲りの病弱さと関連して問題視されていた。最初の結婚(1317年)はドイツの地方領主ハインリヒ1世・フォン・ブラウンシュヴァイク=グルベンハーゲンの娘アーデルハイト=エイレーネーで、息子も間もなく生まれたが夭折し、エイレーネー自身も1324年に死去した。
1326年には南フランス・サヴォイア伯アメデーオ5世の娘ジョヴァンナ(ギリシャ名アンナ)と結婚するが、息子が生まれるよりも早くアンドロニコスが危篤状態に陥るほどの重病に陥ったため、宮廷では誰を後継者にするかが何度も論じられた。後に皇帝を宣言するカンタクゼノスも、この時に国政の全権を委ねられたことを一つの根拠としていた。事態は、アンドロニコスが奇跡的に回復し、1332年に待望の長男ヨハネスが生まれた事で一応の解決を見た。さらにその後、次子ミカエルと娘が生まれた。しかし、アンドロニコスは息子が無事に成長するのを見届けることなく1341年に45歳で死去した。アンドロニコスの死は帝国を揺るがす動乱の始まりを告げたが、その種は自身の存命中に既に蒔かれていたのである。