พระวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าจิรศักดิ์สุประภาต ทรงหมั้นกับมณี เซเนียร์ บุนนาค สุภาพสตรีลูกครึ่งไทย-อังกฤษ[6] นักเรียนทุน ก.พ. ซึ่งกำลังศึกษาอยู่ที่มหาวิทยาลัยออกซฟอร์ด เมื่อวันที่ 22 กันยายน พ.ศ. 2481[7] ส่วนพิธีเสกสมรสจัดขึ้นที่สถานทูตไทยในกรุงลอนดอน โดยพระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัว และสมเด็จพระนางเจ้ารำไพพรรณี พระบรมราชินี ทรงเป็นองค์ประธาน[8] เมื่อวันที่ 21 ธันวาคม พ.ศ. 2481[9]

เมื่อหม่อมมณีตั้งครรภ์ พระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ พระราชทานนาม ศักดิเดชน์ จากพระนามาภิไธย ประชาธิปกศักดิเดชน์ เพื่อใช้เป็นชื่อราชสกุล แต่ทางรัฐบาลจอมพลแปลก พิบูลสงคราม และคณะผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์ รัชกาลที่ 8 ได้คัดค้านว่าพระวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าจิรศักดิ์สุประภาต ทรงอยู่ในราชสกุล ภาณุพันธุ์ ณ อยุธยา อยู่แล้ว (โดยมีเหตุผลเกี่ยวกับสิทธิ์ในการสืบสันตติวงศ์ และเรื่องอื่น ๆ ที่สืบเนื่องจากพระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัว) ด้วยเหตุนี้จึงใช้ชื่อสกุลว่า ศักดิเดชน์ ภาณุพันธ์ ณ อยุธยา แทน

พระวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าจิรศักดิ์สุประภาต มีพระโอรส 2 คน ได้แก่

1. หม่อมราชวงศ์เดชนศักดิ์ ศักดิเดชน์ ภาณุพันธุ์ (เกิด พ.ศ. 2482) สมรสกับสมคิด ศักดิเดชน์ ภาณุพันธุ์ ณ อยุธยา[10] มีบุตร 1 คน คือ
   1. หม่อมหลวงศักดิเดชน์ ศักดิเดชน์ ภาณุพันธุ์
2. หม่อมราชวงศ์ทินศักดิ์ ศักดิเดชน์ ภาณุพันธุ์ (เกิด เมษายน พ.ศ. 2485) สมรสครั้งที่สองกับศิริกาญจน์ ศักดิเดชน์ ภาณุพันธุ์ ณ อยุธยา[11] (สกุลเดิม ศรีกาญจนา) มีบุตร 2 คน และบุตรบุญธรรม 1 คน[12] คือ
   1. ศีกัญญา ศักดิเดชน์ ภาณุพันธุ์ (บุตรบุญธรรมซึ่งเกิดจากศิริกาญจน์กับอดีตสามี)[13]
   2. หม่อมหลวงศรุศักดิ์ ศักดิเดชน์ ภาณุพันธุ์[14]
   3. หม่อมหลวงเพ็ทรา ศักดิเดชน์ ภาณุพันธุ์ (ชื่อเดิม หม่อมหลวงศิริณี)