พระเจ้าวรวงศ์เธอ กรมหมื่นอนุวัตน์จาตุรนต์ เสกสมรสกับหม่อมจำรัส จักรพันธุ์ ณ อยุธยา (สกุลเดิม ปิยะวัตร; พฤษภาคม พ.ศ. 2427 – กันยายน พ.ศ. 2471) และหม่อมหวน จักรพันธุ์ ณ อยุธยา (สกุลเดิม บุนนาค; มิถุนายน พ.ศ. 2428 – 6 มีนาคม พ.ศ. 2482)[1][13] มีพระโอรสธิดารวม 5 องค์

1. หม่อมเจ้าดวงตา สวัสดิวัตน์ (14 ตุลาคม พ.ศ. 2448 – 22 ตุลาคม พ.ศ. 2485) ในหม่อมจำรัส เสกสมรสกับหม่อมเจ้าสวัสดีประดิษฐ์ สวัสดิวัตน์ (16 กรกฎาคม พ.ศ. 2449 – 2 สิงหาคม พ.ศ. 2519) มีธิดา 2 คน
2. พลโท หม่อมเจ้าคัสตาวัส จักรพันธุ์ (10 สิงหาคม พ.ศ. 2449 – 23 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2526) ในหม่อมหวน เสกสมรสกับหม่อมเจ้าทิตยาทรงกลด จักรพันธุ์ (ราชสกุลเดิม รพีพัฒน์; 21 พฤษภาคม พ.ศ. 2459 – 5 กรกฎาคม พ.ศ. 2553) มีโอรสและธิดา 3 คน
3. หม่อมเจ้าสรัทกาล (23 สิงหาคม พ.ศ. 2451 – 4 กรกฎาคม พ.ศ. 2454) ในหม่อมหวน
4. พระเจ้าวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าจักรพันธ์เพ็ญศิริ (27 กรกฎาคม พ.ศ. 2452 – 13 ตุลาคม พ.ศ. 2536) เสกสมรสกับหม่อมวิภา จักรพันธุ์ ณ อยุธยา (สกุลเดิม เก่งระดมยิง; พ.ศ. 2460 – มกราคม พ.ศ. 2548) ต่อมาทรงหย่าและเสกสมรสอีกครั้งกับหม่อมประพาล จักรพันธุ์ ณ อยุธยา (สกุลเดิม รจนานนท์; 12 สิงหาคม พ.ศ. 2472 – 17 มกราคม พ.ศ. 2563) มีธิดารวม 6 คน
5. หม่อมเจ้าลุอิสาณ์ ดิศกุล[14] ท.จ.ว.,ภ.ป.ร.3 (18 มกราคม พ.ศ. 2453 - 23 ธันวาคม พ.ศ. 2537) มีพระนามลำลองว่าท่านหญิงหลุยส์ เสกสมรสกับหม่อมเจ้าดิศานุวัติ ดิศกุล ท.จ. (4 สิงหาคม พ.ศ. 2445 – 13 พฤศจิกายน พ.ศ. 2510) มีโอรสและธิดา 3 คน