デニーロの壮大な家族史を紐解く上で欠かせないのが、彼と人生を共にした4人の女性たちだ。最初の妻であり女優のダイアン・アボットとの間には、連れ子であったドレナを養子に迎え、長男ラファエルが誕生した。その後、モデルのトゥーキー・スミスとの交際時には代理母出産によって双子のジュリアンとアーロンを授かっている。
さらに、2番目の妻グレイス・ハイタワーとの間にはエリオットとヘレン・グレイスが誕生。そして現在のパートナーであるティファニー・チェンとの間に末娘ジアが生まれた。4人の母親から生まれた7人の異母兄弟という複雑な家族構成でありながら、デニーロは「家族の一体感」を極めて大切にしている。クリスマスや感謝祭などの節目には家族が一堂に会することも珍しくなく、互いを尊重し合う関係が築かれている。