Три жены Владимира Басова – Роза Макагонова, Наталья Фатеева, Валентина Титова.

Первая жена — Роза Макагонова, актриса. Детей в браке не было.Вторая жена — Наталья Фатеева, актриса. В 1961 году Владимир и Наталья развелись по причине алкогольной зависимости Басова и его постоянной ревности. Сын — Владимир Басов, кинорежиссёр.Третья жена — Валентина Титова, актриса. В 1978 году ушла к кинооператору Георгию Рербергу. Суд при разводе оставил обоих детей с отцом. Сын — Александр Басов, кинорежиссёр. Дочь — Елизавета, танцовщица. Не сумев поступить в балетное училище Большого театра после подготовительного курса, поступила в Вагановское училище. Чтобы видеться с дочерью, Басов часто ездил в Ленинград, совмещая эти поездки с работой на «Ленфильме». Окончив училище, вышла замуж за гражданина Греции по фамилии Адонис, стала жить в Париже.