สมเด็จพระศรีสวรินทิราบรมราชเทวี พระพันวัสสาอัยยิกาเจ้า มีพระราชโอรสและพระราชธิดารวม 10 พระองค์ เป็นพระราชโอรส 4 พระองค์ เป็นพระราชธิดา 4 พระองค์ ตกเสียก่อนเป็นพระองค์ 2[3] ดังต่อไปนี้

1. สมเด็จพระบรมโอรสาธิราช เจ้าฟ้ามหาวชิรุณหิศ สยามมกุฎราชกุมาร (27 มิถุนายน 2421 – 4 มกราคม 2437)
2. สมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้าอิศริยาลงกรณ์ (4 กันยายน 2422 – 25 กันยายน 2422)
3. สมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้าวิจิตรจิรประภา อดุลยาดิเรกรัตน ขัตติยราชกุมารี (21 เมษายน 2424 – 15 สิงหาคม 2424)
4. สมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้าสมมติวงศ์วโรทัย กรมขุนศรีธรรมราชธำรงฤทธิ์ (9 มิถุนายน 2425 – 17 มิถุนายน 2442)
5. สมเด็จพระราชปิตุจฉา เจ้าฟ้าวไลยอลงกรณ์ กรมหลวงเพชรบุรีราชสิรินธร (16 เมษายน 2427 – 15 กุมภาพันธ์ 2481)
6. สมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้าศิราภรณ์โสภณ พิมลรัตนวดี (19 กรกฎาคม 2431 – 24 พฤษภาคม 2441)
7. สมเด็จพระมหิตลาธิเบศร อดุลยเดชวิกรม พระบรมราชชนก (1 มกราคม 2435 – 24 กันยายน 2472)
8. สมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้าหญิงไม่มีพระนาม (9 พฤศจิกายน 2436 – 12 พฤศจิกายน 2436)

นอกจากนี้พระองค์ยังทรงรับอภิบาลพระราชโอรสและพระราชธิดาในพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวที่กำพร้าพระมารดาอีก 4 พระองค์ คือ

1. พระเจ้าบรมวงศ์เธอ พระองค์เจ้าเยาวภาพงศ์สนิท (28 สิงหาคม พ.ศ. 2427 – 13 มิถุนายน พ.ศ. 2477) ประสูติแต่เจ้าจอมมารดาหม่อมราชวงศ์เนื่อง
2. พระเจ้าบรมวงศ์เธอ พระองค์เจ้าประภาพรรณพิไลย (13 สิงหาคม พ.ศ. 2428 – 8 กันยายน พ.ศ. 2491) ประสูติแต่เจ้าจอมมารดาพร้อม
3. สมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมพระยาชัยนาทนเรนทร (12 พฤศจิกายน พ.ศ. 2428 – 7 มีนาคม พ.ศ. 2494) ประสูติแต่เจ้าจอมมารดาหม่อมราชวงศ์เนื่อง
4. พระเจ้าบรมวงศ์เธอ พระองค์เจ้าวาปีบุษบากร (25 มิถุนายน พ.ศ. 2434 – 15 ธันวาคม พ.ศ. 2525) ประสูติแต่เจ้าจอมมารดาพร้อม