สมเด็จพระเพทราชามีพระมเหสีสำคัญ ๆ อยู่ 4 พระองค์ ได้แก่

1. กรมพระเทพามาตย์ (กัน)[13] พระมเหสีเดิมในพระเพทราชาเป็นผู้อภิบาลพระเจ้าเสือตั้งแต่ยังทรงพระเยาว์ภายหลังได้ขึ้นเป็นที่กรมพระเทพามาตย์
2. กรมหลวงโยธาเทพ หรือ มเหสีฝ่ายซ้าย - พระราชธิดาในสมเด็จพระนารายณ์มหาราช มีพระราชโอรสคือตรัสน้อย ทรงสนใจทางด้านการศึกษาในหลายๆแขนงวิชา ช่วงหลังย้ายตามพระราชมารดาไปอยู่ ณ พระตำหนักใกล้วัดพุทไธศวรรย์
3. กรมหลวงโยธาทิพ หรือ มเหสีฝ่ายขวา - พระขนิษฐาในสมเด็จพระนารายณ์มหาราช มีพระราชโอรสคือเจ้าพระขวัญ (กรมพระราชวังบวรสำเร็จโทษด้วยท่อนจันทน์)
4. นางกุสาวดี มเหสีพระราชทานจากพระนารายณ์มหาราช พระธิดาพญาแสนหลวง เจ้าผู้ครองนครเชียงใหม่