Актер дважды разведен. Первой супругой Дмитрия Исаева была Ася Шибарова, актриса Санкт-Петербургского театра Аквариум, в этом браке родились две дочери – Полина и Софья.

Затем актер женился на Инне Гинкевич, заслуженной артистке России, прима-балерине театра Станиславского и Немировича-Данченко.

В настоящее время Дмитрий Исаев женат на бывшей артистке балета Оксане Рожок.