Роберт Редфорд был женат на сокурснице по университету Лоле ван Вагенен, от которой у актёра четверо детей: Дэвид Джеймс, Шона, Эми и Скотт Энтони (скончался через два месяца после рождения). У Редфорда трое внуков и двое внучек: Дилан и Лена (от сына Джеймса), Мика и Конор (от дочери Шоны) и Эден (от дочери Эми). Редфорд и Вагенен развелись в 1985 году.

В июле 2009 года Редфорд женился на Сибилле Сцагаррс, с которой актёр долгое время жил в гражданском браке.