พระวิมาดาเธอ พระองค์เจ้าสายสวลีภิรมย์ กรมพระสุทธาสินีนาฏ ปิยมหาราชปดิวรัดา มีพระประสูติการพระราชโอรสและพระราชธิดาในพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ทั้งหมด 4 พระองค์ เป็นพระราชโอรสเพียงพระองค์เดียวกับพระราชธิดาสามพระองค์ ทั้งหมดเดิมมีพระอิสริยยศเป็น "พระองค์เจ้า" ภายหลังได้รับพระราชทานพระอิสริยยศขึ้นเป็น "สมเด็จเจ้าฟ้า" มีดังนี้

1. สมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้ายุคลทิฆัมพร กรมหลวงลพบุรีราเมศวร์ (17 มีนาคม พ.ศ. 2425 – 8 เมษายน พ.ศ. 2475) เสกสมรสกับพระเจ้าวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าเฉลิมเขตรมงคล มีพระโอรสสามพระองค์ ทรงเป็นต้นราชสกุล "ยุคล"
2. พระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้านภาจรจำรัสศรี ภัทรวดีราชธิดา (เดิม: พระเจ้าลูกเธอ พระองค์เจ้าเขจรจำรัส; 5 พฤษภาคม พ.ศ. 2427 – 31 สิงหาคม พ.ศ. 2432) สิ้นพระชนม์ก่อนได้รับสถาปนาขึ้นเป็น "สมเด็จเจ้าฟ้า"
3. สมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้ามาลินีนภดารา ศิรินิภาพรรณวดี กรมขุนศรีสัชนาลัยสุรกัญญา (31 กรกฎาคม พ.ศ. 2428 – 22 ธันวาคม พ.ศ. 2467)
4. สมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้านิภานภดล วิมลประภาวดี กรมขุนอู่ทองเขตขัตติยนารี (4 ธันวาคม พ.ศ. 2429 – 29 มกราคม พ.ศ. 2478)