Петро Порошенко женат на бывшем враче-кардиологе Марине Анатольевне Порошенко. Вместе пара воспитывает четверых детей: сыновей Алексея (родился в 1985 году) и Михаила (родился в 2001 году), и две дочери-двойняшки - Евгению и Александру (родились в 2000 году). Виктор Ющенко и Оксана Билозир — крёстные родители дочерей Петра Порошенко.