หม่อมเจ้าทิพยฉัตร ฉัตรชัย เสกสมรสกับหม่อมจารุศรี (สกุลเดิม รัตนวราหะ) มีหม่อมคือหม่อมมัณฑนา (สกุลเดิม บุนนาค) และหม่อมอรศรี (สกุลเดิม ลีนะวัต) มีโอรส-ธิดา ดังนี้[3]

• หม่อมจารุศรี ฉัตรชัย ณ อยุธยา (6 มกราคม พ.ศ. 2480 – 28 ตุลาคม พ.ศ. 2558)
  • หม่อมราชวงศ์ลักษมีฉัตร วรวรรณ สมรสกับหม่อมหลวงปริญญากร วรวรรณ
  • หม่อมราชวงศ์กมลฉัตร บุญพราหมณ์ สมรสกับพร้อมพงศ์ บุญพราหมณ์
  • หม่อมราชวงศ์ธิดาฉัตร ฉัตรชัย
  • หม่อมราชวงศ์ปิยฉัตร ฉัตรชัย
• หม่อมมัณฑนา ฉัตรชัย ณ อยุธยา
  • หม่อมราชวงศ์มณฑิรฉัตร ฉัตรชัย
    • หม่อมหลวงฑวิฉัตร ฉัตรชัย
    • หม่อมหลวงอธิฉัตร ฉัตรชัย
• หม่อมอรศรี ฉัตรชัย ณ อยุธยา
  • หม่อมราชวงศ์เอื้อมทิพย์ เศวตศิลา สมรสกับนัทธิน เศวตศิลา
  • หม่อมราชวงศ์ฉัตรทิพย์ ฉัตรชัย
    • หม่อมหลวงชยากร ฉัตรชัย
  • หม่อมราชวงศ์เอิบทิพย์ ฉัตรชัย