С 26 июля 1980 по 2000 год Роберт Земекис был женат на актрисе Мэри Эллен Трейнор. От этого брака у Роберта есть сын Александр (родился 11 декабря 1985 года).

4 декабря 2001 года Земекис женился на актрисе Лесли Хартер, с которой познакомился в начале 2000 года. Пара воспитывает двоих сыновей Зейна и Риса.