กรมหมื่นมาตยาพิทักษ์มีพระโอรสพระธิดารวม 9 พระองค์ คือ[3][4][5][6]

1. หม่อมเจ้ามงคลเลิศ (ประสูติเมื่อวันที่ 24 มิถุนายน พ.ศ. 2377 สิ้นพระชนม์เมื่อวันที่ 11 สิงหาคม พ.ศ. 2404) ประสูติแต่หม่อมแพ ทรงได้รับสถาปนาเลื่อนพระยศขึ้นเป็นพระองค์เจ้ามงคลเลิศ ในสมัยรัชกาลที่ 4 (พ.ศ. 2396) ต่อมาในสมัยรัชกาลที่ 5 ทรงเปลี่ยนคำนำหน้าเป็นพระสัมพันธวงศ์เธอ พระองค์เจ้ามงคลเลิศ
2. หม่อมเจ้าหญิงรำเพย (ประสูติเมื่อวันที่ 17 กรกฎาคม พ.ศ. 2377 สวรรคตเมื่อวันที่ 9 กันยายน พ.ศ. 2404 ถวายเพลิงพระศพ ณ พระเมรุท้องสนามหลวง เมื่อวันที่ 18 เมษายน พ.ศ. 2405) ประสูติแต่หม่อมน้อย ศิริวงศ์ ณ อยุธยา โดยหม่อมเจ้าหญิงรำเพยทรงรับราชกาลฝ่ายในเป็นพระมเหสีในพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว พระองค์ทรงได้รับสถาปนาเลื่อนพระอิสริยยศขึ้นเป็นพระนางเธอ พระองค์เจ้ารำเพยภมราภิรมย์ (ปัจจุบันออกพระนามว่าสมเด็จพระเทพศิรินทราบรมราชินี) มีพระราชโอรสและพระราชธิดาทั้งหมด 4 พระองค์ หนึ่งในนั้นคือพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว
3. หม่อมเจ้าหญิงชมชื่น (ประสูติ พ.ศ. 2377 สิ้นพระชนม์เมื่อวันที่ 28 ตุลาคม พ.ศ. 2436 พระราชทานเพลิง ณ วัดเทพศิรินทรสวาส เมื่อวันที่ 18 มีนาคม พ.ศ. 2437) ประสูติแต่หม่อมงิ้ว ศิริวงศ์ ณ อยุธยา ทรงได้รับสถาปนาเลื่อนพระยศขึ้นเป็นพระประพันธวงษ์เธอ พระองค์เจ้าหญิงชมชื่น ในรัชกาลที่ 5 (พ.ศ. 2418) และในภายหลังรัชกาลที่ 5 ทรงเปลี่ยนคำนำหน้าเป็น พระสัมพันธวงศ์เธอ พระองค์เจ้าหญิงชมชื่น
4. หม่อมเจ้าหญิงพื้นพงศ์ (ประสูติ พ.ศ. 2378 สิ้นพระชนม์เมื่อวันที่ 17 กรกฎาคม พ.ศ. 2435 พระราชทานเพลิง ณ วัดเทพศิรินทราวาส พร้อมกับพระองค์เจ้าหญิงชมชื่น) ประสูติแต่หม่อมจาด ศิริวงศ์ ณ อยุธยา ทรงได้รับสถาปนาเลื่อนพระยศขึ้นเป็นพระประพันธวงษ์เธอ พระองค์เจ้าหญิงพื้นพงศ์ประยุรวงศ์สนิท ในรัชกาลที่ 5 (พ.ศ. 2413) และในภายหลังรัชกาลที่ 5 ทรงเปลี่ยนคำนำหน้าเป็น พระสัมพันธวงศ์เธอ พระองค์เจ้าพื้นพงศ์ประยุรวงศ์สนิท
5. หม่อมเจ้าหญิงประสงค์สรร (ประสูติ พ.ศ. 2380 สิ้นชีพิตักษัยเมื่อวันที่ 30 สิงหาคม พ.ศ. 2456 พระราชทานเพลิง ณ วัดราชาธิวาส เมื่อวันที่ 3 มิถุนายน พ.ศ. 2457) ประสูติแต่หม่อมราชวงศ์แสง ศิริวงศ์
6. หม่อมเจ้าหญิงสารพัดเพ็ชร์ (สิ้นชีพิตักษัยเมื่อวันที่ 2 ตุลาคม พ.ศ. 2443) ประสูติแต่หม่อมน้อย ศิริวงศ์ ณ อยุธยา (คนละคนกับหม่อมน้อยผู้เป็นหม่อมมารดาของสมเด็จพระเทพศิรินทราบรมราชินี) ซึ่งหม่อมน้อยผู้นี้มีสกุลเดิมว่าภมรมนตรี ธิดาพระยาราชมนตรี (ภู่ ภมรมนตรี) โดยในภายหลังเมื่อกรมหมื่นมาตยาพิทักษ์สิ้นพระชนม์แล้ว หม่อมน้อยได้ไปเป็นหม่อมห้ามในพระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมขุนราชสีหวิกรม จึงกายเป็นหม่อมน้อย ชุมสาย ณ อยุธยา
7. หม่อมเจ้าหญิงแฉ่ หรือ หม่อมเจ้าหญิงพรรณราย (ประสูติเมื่อวันที่ 9 พฤษภาคม พ.ศ. 2381 สิ้นพระชนม์เมื่อวันที่ 22 มิถุนายน พ.ศ. 2457 พระราชทานเพลิง ณ วัดเบญจมบพิตร เมื่อวันที่ 15 มิถุนายน พ.ศ. 2459) ประสูติแต่หม่อมกิม โดยหม่อมเจ้าหญิงพรรณรายทรงรับราชกาลฝ่ายในเป็นพระมเหสีในพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว มีประสูติการพระราชโอรสและพระราชธิดา 2 พระองค์ คือ พระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้ากรมขุนขัตติยกัลยาและ สมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้ากรมพระยานริศรานุวัดติวงศ์ ต่อมาในสมัยรัชกาลที่ 5 หม่อมเจ้าหญิงพรรณราย ทรงได้รับสถาปนาเลื่อนพระอิสริยยศขึ้นเป็น พระสัมพันธวงศ์เธอ พระองค์เจ้าพรรณราย ซึ่งพระองค์เจ้าพรรณรายถือเป็นพระประยูรญาติที่สนิทสนมกับรัชกาลที่ 5 โดยรัชกาลที่ 5 โปรดเรียกพระองค์เจ้าพรรณรายแบบลำลองว่า “น้าแฉ่”
8. หม่อมเจ้าฉายเฉิด มีพระนามเดิมว่าหม่อมเจ้าขาว โดยพระนามฉายเฉิดนั้นได้รับพระราชทานจากรัชกาลที่ 4 (สิ้นพระชนม์เมื่อวันที่ 25 เมษายน พ.ศ. 2439 พระราชทานเพลิง ณ วัดสระเกศ เมื่อวันที่ 22 เมษายน พ.ศ. 2441) ประสูติแต่หม่อมเชย ศิริวงศ์ ณ อยุธยา ทรงได้รับสถาปนาเลื่อนพระยศขึ้นเป็น พระประพันธวงษ์เธอ พระองค์เจ้าฉายเฉิด ในสมัยรัชกาลที่ 5 (พ.ศ. 2418) และทรงเลื่อนเป็นกรมหมื่นนฤบาลมุขมาตย์ โดยในภายหลังรัชกาลที่ 5 ทรงเปลี่ยนคำนำหน้าเป็น พระสัมพันธวงศ์เธอ กรมหมื่นนฤบาลมุขมาตย์
9. หม่อมเจ้าประเสริฐศักดิ์ มีพระนามเดิม หม่อมเจ้าชายดำ (สิ้นพระชนม์เมื่อวันที่ 17 พฤศจิกายน พ.ศ. 2424) ประสูติแต่หม่อมน้อย ศิริวงศ์ ณ อยุธยา (คนละคนกับหม่อมน้อยผู้เป็นหม่อมมารดาของสมเด็จพระเทพศิรินทราบรมราชินี) โดยหม่อมน้อยผู้นี้มีสกุลเดิมว่าภมรมนตรี ซึ่งในภายหลังเมื่อกรมหมื่นมาตยาพิทักษ์สิ้นพระชนม์แล้ว หม่อมน้อยได้ไปเป็นหม่อมห้ามในพระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมขุนราชสีหวิกรม จึงกายเป็นหม่อมน้อย ชุมสาย ณ อยุธยา หม่อมเจ้าประเสริฐศักดิ์ทรงได้รับสถาปนาเลื่อนพระยศขึ้นเป็น พระประพันธวงษ์เธอ พระองค์เจ้าประเสริฐศักดิ์ ในสมัยรัชกาลที่ 5 (พ.ศ. 2412) และในภายหลังรัชกาลที่ 5 ได้เปลี่ยนคำนำหน้าเป็น พระสัมพันธวงศ์เธอ พระองค์เจ้าประเสริฐศักดิ์