W.D. Mochtar telah menikah sebanyak tiga kali. Istri pertamanya bernama Mien Masimen. Setelah bercerai, Mochtar menikahi aktris Sofia. Sejak itu, Sofia menggunakan nama W.D. sebagai nama belakangnya. Pernikahan ini dikaruniai empat orang anak dan berakhir dengan meninggalnya Sofia pada tahun 1986. Terakhir, Mochtar menikah dengan Nurlela, yang mendampinginya hingga akhir hayat.
Kematian
W.D. Mochtar meninggal dunia pada tanggal 13 Desember 1997 dalam usia 69 tahun. Kabar meninggalnya yang tiba-tiba akibat serangan jantung kala itu cukup mengejutkan dunia perfilman nasional Indonesia. W.D. Mochtar dimakamkan dengan upacara militer di Taman Makam Pahlawan Tanjung Karang Lampung karena pernah menjadi anggota TNI AU dan berjuang pada masa perang kemerdekaan Indonesia.
