พระวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าทศศิริวงศ์ได้ทรงสมรสกับหม่อมหลวงเลื่อน สุทัศน์ บุตรีเจ้าพระยาวิชิตวงศ์วุฒิไกร (หม่อมราชวงศ์คลี่ สุทัศน์และท่านผู้หญิงเผื่อน)[7] โอรสและธิดาของพระวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าทศศิริวงศ์ มีดังนี้

• หม่อมราชวงศ์พงศ์พรหม จักรพันธุ์ สมรสและหย่ากับหม่อมราชวงศ์มาลัยพรรณ จักรพันธุ์ (พระธิดาในพระวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าดนัยวรนุช) มีธิดาคือ หม่อมหลวงสมพงษ์วดี (จักรพันธุ์) วิกิตเศรษฐ์
• หม่อมราชวงศ์หญิงสมพันธ์ จักรพันธุ์
• หม่อมราชวงศ์หญิงวรรณแวว สุมิตร์
• หม่อมราชวงศ์แก้วมณี จักรพันธุ์