徐海东的第一任妻子是田得斋，两人在革命早期结为伴侣，先后生下五个孩子。然而，在残酷的斗争环境中，这些孩子或因战乱失散，或因贫病夭折，仅有一个女儿徐文金幸存。徐文金出生后被寄养在当地老乡家中，直到新中国成立后才与父亲相认，此后她一直扎根农村，过着平凡的生活。
1932年，徐海东与第二任妻子周东屏结婚，两人在革命岁月中相互扶持，育有四个子女，分别是徐文伯、徐文忠、徐文惠和一个儿子早年夭折。其中，长子徐文伯长大后投身革命工作，曾任国家文化部副部长等职；女儿徐文惠长期从事党史研究，致力于传承徐海东的革命精神；次子徐文忠则在建设时期默默奉献，鲜少公开露面。
尽管徐海东子女众多，但受战争年代条件所限，多数未能在父亲身边长大，幸存的子女也始终保持着低调朴实的作风，传承着老一辈革命家的优良传统。