1989 ile 1993 yılları arasında Greta Scacchi ile birlikte olan D'onofrio'nun 1992 doğumlu Leia George D'Onorfio adında bir kızı oldu. Daha sonra 1997'de Carin van der Donk ile evlendi. Bu evlilikten de 1999 ve 2008 doğumlu iki erkek çocuğu dünyaya geldi.