พลตรี พระเจ้าวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าเฉลิมพลทิฆัมพร มีหม่อมทั้งหมด 5 คน ได้แก่ หม่อมราชวงศ์กุลปราโมทย์ จิรประวัติ (ราชสกุลเดิม สวัสดิกุล), สมเชื้อ (สกุลเดิม ชมเสวี), หม่อมทองไพ (สกุลเดิม ประยูรโต), หม่อมทองแถม (สกุลเดิม ประยูรโต) และหม่อมบัวทอง (สกุลเดิม ไตลังคะ) มีพระโอรส-ธิดา 7 องค์ ดังนี้[16][17][18]

ประสูติแต่หม่อมราชวงศ์กุลปราโมทย์ สวัสดิกุล

• หม่อมเจ้าจามเทพี ยุคล (23 ธันวาคม พ.ศ. 2476 - 26 มกราคม พ.ศ. 2485)

ประสูติแต่หม่อมสมเชื้อ

• หม่อมเจ้ามงคลเฉลิม ยุคล (ประสูติ 31 ธันวาคม พ.ศ. 2479) เสกสมรสกับหม่อมบงกชปริยา (เดิม เบ็ตตี คอลค์สตีน) มีบุตร 3 คน ได้แก่
  • หม่อมราชวงศ์ศรีเฉลิม ยุคล
  • หม่อมราชวงศ์อุรรัตน ยุคล
  • พระมงคลสุทธิวงศ์ (หม่อมราชวงศ์นันทวัฒน์ ชยวฑฺฒโน ป.ธ.๓)

ประสูติแต่หม่อมทองไพ

• หม่อมเจ้าวิสาขะ ยุคล (10 พฤษภาคม พ.ศ. 2484 - 31 มีนาคม พ.ศ. 2527) เสกสมรสกับหม่อมพิมพ์ใจ (สกุลเดิม ประยูรโต) และหม่อมเรณู (สกุลเดิม รื่นจิตร) มีบุตร 3 คน ได้แก่
  • หม่อมพิมพ์ใจ (ประยูรโต)
    • หม่อมราชวงศ์วิศรุต ยุคล
  • หม่อมเรณู (รื่นจิตร)
    • หม่อมราชวงศ์เขมาสินี ยุคล
    • หม่อมราชวงศ์อัมพรพล ยุคล

ประสูติแต่หม่อมทองแถม

• ศรีสว่างวงศ์ บุญจิตราดุลย์ (เดิม หม่อมเจ้าศรีสว่างวงศ์ ยุคล; ประสูติ 27 สิงหาคม พ.ศ. 2489) ลาออกจากฐานันดรศักดิ์เพื่อสมรสกับศักดา บุญจิตราดุลย์ มีบุตร 2 คน ได้แก่
  • ทีฆ บุญจิตราดุลย์
  • ศศินทุ์ บุญจิตราดุลย์
• หม่อมเจ้าหญิง (ไม่มีพระนาม; สิ้นชีพิตักษัยเมื่อชันษา 1 วัน)
• พลเอก หม่อมเจ้าเฉลิมศึก ยุคล (ประสูติ 24 ตุลาคม พ.ศ. 2493) อดีตรองเจ้ากรมวิทยาศาสตร์ทหารบก และ ผู้ทรงคุณวุฒิพิเศษกองทัพบก

ประสูติแต่หม่อมบัวทอง

• หม่อมเจ้าฑิฆัมพร ยุคล (ประสูติ 9 กรกฎาคม พ.ศ. 2494) เสกสมรสกับหม่อมเปรมศิริ (ราชสกุลเดิม เทพหัสดิน ณ อยุธยา) และหม่อมมาลินี (สกุลเดิม พิศาลสารกิจ) มีบุตร 1 คน คือ
  • หม่อมราชวงศ์ทิตตาทร ยุคล