С первой женой, актрисой Розой Макагоновой, у Басова детей не было. В браке со второй супругой, актрисой Натальей Фатеевой, родился сын Владимир Басов. Когда мальчику было четыре, родители развелись. С детства Владимир жил у бабушки с дедушкой в Харькове, а родителей, которые были заняты карьерой, видел редко. Тем не менее свое детство старший сын Басова называл замечательным, дедушка и бабушка его очень любили и баловали.
Когда пришло время идти в школу, мать забрала сына и отдала в интернат. Позже он учился в английской спецшколе, а затем поступил во ВГИК. Окончив институт, Владимир Басов-младший стал выступать в Театре Советской Армии и сниматься в кино.
Свою будущую супругу Ольгу он встретил еще в спецшколе. Они дождались совершеннолетия и поженились. Постоянного контакта с отцом у Владимира не было до 18 лет, когда как-то Ольга настояла на том, чтобы они зашли в гости к Басову-старшему. Оказалось, что отец очень ждал этой встречи.
«Впоследствии отец как мог старался загладить свою вину передо мной – снимал в своих последних фильмах "Время и семья Конвей" и "Семь криков в океане", помогал материально. А когда мы с женой вынуждены были уйти из квартиры моей матери, помогал оплачивать съемное жилье», – рассказывал Владимир. Со временем мужчина решил перейти на режиссуру. В 1993 году он дебютировал как режиссер с фильмом «Бездна, круг седьмой».
В 1984 году у Ольги и Владимира родился сын Иван. Иван Басов окончил в 2005-м Гуманитарный институт, занимается переводами голливудских фильмов и сериалов. Одна из работ Ивана – русский текст фильмов о Гарри Поттере.
Союз с третьей женой, актрисой Валентиной Титовой, подарил Владимиру Басову сына и дочь. В 1965 году родился Александр Басов, а в 1970-м – Елизавета Басова. Брак режиссера и актрисы просуществовал 14 лет. Титова говорила, что с возрастом у Басова усугубился алкоголизм. Актриса ушла от него к оператору Георгию Рербергу. После развода дети остались с отцом.
После окончания школы Александр Басов поступил во ВГИК на режиссерский факультет, но через два года его отчислили за прогулы. Причиной пропусков занятий стала необходимость ухаживать за отцом, который в 1983-м перенес первый инсульт. Институт младший сын Басова окончил по разным причинам только в 1993-м. Александр работал актером, сценаристом, продюсером, но больше всего ему нравится стоять по другую сторону камеры.
Александр был трижды женат. Первый раз он вступил в брак в 19 лет, имя избранницы он не раскрывает, в этом союзе родился сын Мстислав, который выбрал техническую специальность. Вторая жена Александра, актриса Екатерина Лапина, погибла в автокатастрофе. Они были вместе тринадцать лет, в этом союзе не было детей. Сейчас мужчина женат на актрисе Юлии Яновской.
Елизавета Басова мечтала стать танцовщицей, ходила на подготовительные курсы в Большой театр. Но в балетное училище при Большом поступить не получилось, зато девушку приняли в Вагановское в Ленинграде. До своего совершеннолетия Елизавета жила и училась там, отец часто ее навещал.
После выпуска она отправилась на гастроли с балетной труппой в Грецию и вышла замуж за гражданина Греции, у них родилась дочь Ариадна. Позже супруги расстались. Следующий брак Елизаветы был с врачом, он продлился десять лет. Дочь Владимира Басова до сих пор проживает в Афинах и занимается преподаванием танцев в театральном училище. А Ариадна живет в США и поет в мюзиклах.