Grigore Vasiliu Birlic a fost căsătorit de două ori, mai întâi cu Angela Mateescu, apoi cu Valeria Nanci,. Ambele soții au fost actrițe. Prima soție, Angela Mateescu a murit timpuriu din cauza unei boli necruțătoare. Moareta ei a fost o lovitură cruntă pentru marele actor. Se spune că obișnuia să se ducă la mormântul soției pentru a-i citi ziarul, așa cum făcea în timpul căsniciei. Cea de-a doua soție, Valeria Nanci, i-a fost și parteneră pe scenă. Cei doi au jucat împreună în 1964, în “Titanic Vals”. Actorul nu a avut copii.