Έχει πέντε παιδιά με την πρώτη του σύζυγο, Justine Wilson. Το ζευγάρι απέκτησε τα δίδυμα Vivian Jenna και Griffin, που σήμερα είναι 19 ετών, ενώ το 2006 απέκτησε τα τρίδυμα Kai, Damian και Sax. Το πρώτο τους παιδί, ο Nevada, πέθανε όταν ήταν 10 εβδομάδων.
Ο Musk προσφέρθηκε επίσης να γίνει δωρητής σπέρματος για την Shivon Zilis, στέλεχος της εταιρείας του, Neuralink. Η Zilis απέκτησε δίδυμα μέσω εξωσωματικής γονιμοποίησης το 2021, την ίδια περίοδο που η Grimes ήταν έγκυος στο δεύτερο παιδί της με τον Musk.