Личная жизнь Вадима Демчога не сразу сложилась счастливо. У артиста есть дочь от неудавшегося первого брака: Настя родилась в 1987 году. Она вышла замуж и живет в Германии.
Второй супругой Вадима Демчога стала актриса Вероника Рябкова, которая моложе на 12 лет. По неподтвержденной информации, Демчог увел красавицу из-под венца: у Вероники была запланирована свадьба с петербургским бизнесменом. На протяжении 3 лет длился изматывающий актера роман – девушка не могла определиться со своими чувствами. Все решил переезд в Москву. Вероника отправилась вслед за Вадимом, и они больше не расставались.
В 2005 году в семье появился сын Вильям. Отец мечтает, чтобы мальчик стал «гражданином мира», поэтому выбрал сыну европейское имя.